Nátěry na zdech domů nebo fólie na oknech, které se neumastí a neztratí svou schopnost odpuzovat vodu, takže se na nich nikdy neobjeví skvrny zaschlé špíny. I k takovým aplikacím by mohl vést vývoj “všeodpuzujících” materiálů s komplikovanou povrchovou strukturou.

Celá řada přírodních materiálů odpuzuje vodu – například listy rostlin nebo ptačí peří. Umělé materiály to dovedou ještě důkladněji. Například s teflonovým povrchem svírají vodní kapky úhel až 120° – voda se po teflonu neroztéká, její molekuly na okrajích kapky se vážou raději samy mezi sebou než s podkladem. Ještě větších úhlů a tedy silnějšího odpuzování vody lze dosáhnout, pokud místo rovného povrchu použijeme materiál s jemnou strukturou. Výsledný úhel je v extrémních případech až 178° – voda tvoří téměř dokonalé kuličky, které se podkladu dotýkají jen malou částí svého povrchu.

Jenomže až dosud byl problém vytvořit povrch, který by odpuzoval i kapaliny s nízkým povrchovým napětím, například benzín nebo jednoduché uhlovodíky. Chemičtí inženýři z Massachusettského technologického institutu (MIT) v aktuálním vydání časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences popisují metodu, kterou lze takové omnifobní (všeodpuzující) materiály vyrobit.

Víceúrovňový povrch

Mikrosnímky obou nových povrchů - síťoviny a křemičitanových hřibů.

Na MIT vytvořili dva materiály, které za své unikátní vlastnosti vděčí jak chemickému složení, tak struktuře povrchu. V prvním případě se jedná o chaotickou změť mikrovláken tvořených polymerní látkou a sloučeninou s vysokým obsahem fluoru. Základem druhého materiálu je křemíková destička, z níž trčí mikroskopické “hřiby” z oxidu křemičitého – jakési sloupky, které se nahoře rozšiřují do ploché destičky, na níž je opět nanesena směs polymeru a sloučeniny fluoru.

Oba povrchy mají kromě použitých chemických látek společnou ještě jednu vlastnost: jsou mnohovrstevné. Kdybychom jimi udělali průřez, na většině míst bychom narazili na dvě nebo i více vrstev, mezi nimiž je vzduch. Výsledkem společného působení chemických a mechanických vlastností jsou materiály, jejichž povrch odpuzuje nejen vodu, ale prakticky jakoukoli kapalinu.

Superlisty a superpeří

Peří ptáků díky své struktuře odpuzuje vodu, na ropu ale nestačí.

Podobnou “víceúrovňovou” strukturu mají i některé přírodní materiály, například listy rostlin nebo ptačí peří. To jim sice zaručuje silně hydrofobní charakter, ale neporadí si s jinými kapalinami s nižším povrchovým napětím. Proto se například vodním ptákům nenasákne peří vodou, ale snadno na něm ulpí ropa z havarovaného tankeru.

Odborníci z MIT pokryli listy i peří tenkou vrstvičkou osvědčené směsi polymeru a sloučeniny fluoru, která nezměnila strukturu povrchu, ale upravila jeho chemické vlastnosti. Přírodní materiály tak získaly schopnost odpuzovat i řadu kapalin, které by na nich jinak ulpěly. Nedosáhly však v tomto ohledu kvality materiálů připravených v laboratoři.

Vědci vytvořili i teoretický model, který vlastnosti všeodpuzujících povrchů popisuje. Změnou jednotlivých proměnných (závislých na chemickém složení a struktuře materiálu) lze určovat charakter výsledného povrchu. Matematický nástroj ocení inženýři, kteří ho mohou použít při návrhu materiálů využitelných v praxi, třeba pro výrobu výše zmíněných samočistících povrchů.

Foto: PNAS, Profimedia

Zdroj: www.tyden.cz

gelové nehty
Linkuj si!      Jaggni to!Jaggni to!   Pridej na Seznam  
JOSEF KUBÍK nákladní autodoprava

Zanechej komentář