Anonim

Spider-inspirat de apă-respingerea de suprafață ar putea duce la auto-curățare ferestre

Ştiinţă

Darren Quick

26 februarie 2010

O nouă suprafață ultra-hidrofugă imită minunatele fire de păr găsite pe corpurile de păianjen

În ultimii ani, frunza de lotus a fost suprafața goală pentru oamenii de știință care doresc să dezvolte suprafețe de înaltă tehnologie care resping apa. Acum, cercetătorii din domeniul ingineriei au creat ceea ce ei spun că este o "interfață aproape perfectă hidrofobă" prin împrumutul de la alte minuni ale naturii - păianjeni. Prin reproducerea, pe micile bucăți de plastic, a formei și tiparelor firelor de păr care cresc pe cadavrele păianjenilor, cercetătorii au creat ceea ce ar putea fi printre, dacă nu chiar cea mai hidrofobică suprafață.

Aplicațiile potențiale pentru suprafața ultra-hidrofugă dezvoltată la Universitatea din Florida (UF) sunt multe. Atunci când scormitori de apă de pe suprafață se ridică și poartă murdărie cu ea, în fapt face suprafața auto-curățare. Ca atare, este ideal pentru unele ambalaje alimentare, ferestre sau celule solare care trebuie să rămână curate pentru a aduna lumina soarelui. Ar fi, de asemenea, posibil ca designerii de ambarcațiuni să acopere cocii cu el pentru bărci mai rapide și mai eficiente.

Wolfgang Sigmund, profesor de științe și inginerie a materialelor la UF, a început să lucreze la proiect cam acum cinci ani, după ce a început să lucreze la un coleg. El a experimentat fibre microscopice atunci când sa întors spre păianjeni, observat de biologi timp de cel puțin un secol pentru firele lor de apă respingătoare. Spiderii folosesc aceste fire de par pentru a se usca sau pentru a evita inecul, cu paianjenii de apa capturati bulele de aer si le toarna sub apa pentru a respira.

Sigmund spune inițial că și-a făcut toate fibrele la aceeași distanță și distanță. Dar el a aflat că firele de păianjen sunt atât lungi, scurte și diferite curbate și drepte, formând o suprafață care nu este decât uniformă. El a decis să încerce să imite această suprafață aleatorie, haotică folosind fire de plastic variind în mărime, dar în medie de aproximativ 600 de microni sau milioane de metri. Rezultatul a fost suprafața ultra-hidrofugătoare.

"Cei mai mulți oameni care publică în acest domeniu merg mereu spre aceste structuri perfecte și suntem primii care arată că cei răi sunt cei mai buni", a spus Sigmund. Desigur, aceasta este o descoperire într-un laborator. Acesta nu este ceva ce te aștepți de la teorie. "

Fotografiile înguste ale picăturilor de apă pe patratele din plastic de dimensiuni mici arată că picăturile își mențin forma sferică, indiferent dacă stau în picioare sau se mișcă. Stropii se umflă pe cele mai multe alte suprafețe, tragând un fel de coadă în timp ce se mișcă. Sigmund a spus că suprafața lui este prima care transferă picături fără coadă.

De asemenea, spre deosebire de multe suprafețe care resping apa, aceasta se bazează în întregime pe forma și structura microscopică a materialului - și nu pe compoziția sa.

Cu alte cuvinte, fizica, nu chimia, este ceea ce face ca apa sa fie respingatoare. Teoretic, aceasta înseamnă că tehnica ar putea transforma chiar și materialele cele mai bogate în apă - să zicem, bureți - în cele care dau apă. De asemenea, înseamnă că suprafețele lui Sigmund nu trebuie să elimine niciodată substanțele chimice periculoase. Cu condiția ca materialul de suprafață propriu-zis să fie făcut în siguranță, făcându-l respins să nu introducă noi riscuri.

Suprafața funcționează la fel de bine cu apă caldă sau rece și Sigmund spune că o variantă a suprafeței respinge și petrolul, un prim factor al industriei.

Efectuarea suprafețelor de respingere a apei sau a uleiului implică aplicarea unei membrane umplută cu gaură la un polimer, încălzirea celor două și apoi desprinderea membranei. Făcut de căldură, polimerul iese din găuri în fibrele dorite subțiri, de dimensiuni aleatorii.

În timp ce este ieftin, este greu să se producă suprafețe de succes cu o mare fiabilitate și trebuie dezvoltate diferite tehnici pentru a face suprafețele în cantități și mărimi disponibile în comerț, a spus Sigmund. De asemenea, a spus el, sunt necesare mai multe cercetări pentru a face suprafețele rezistente și rezistente la deteriorări.

O lucrare despre suprafață apare în ediția din această lună a revistei Langmuir .

O nouă suprafață ultra-hidrofugă imită minunatele fire de păr găsite pe corpurile de păianjen

Recomandat Alegerea Editorului