Blog

Extrémne odpudzovanie vody

Odolnosť voči zmáčaniu, teda schopnosť povrchu odpudzovať kvapaliny, je rozhodujúca pre mnohé aspekty každodenného života a priemyslu.

Pokročilé povrchy proti zmáčaniu, ktoré môžu pasívne odstraňovať kvapaliny, priťahujú čoraz väčší záujem kvôli ich potenciálnemu aplikovaniu v oblasti ochrany proti znečisteniu, námraze, zlepšeniu prenosu tepla… 

Vedecký tím z fínskej Aaltovej univerzity vyvíja superhydrofóbny materiál, po ktorom odpudzovaná voda steká už pri minimálnom uhle naklonenia povrchu.

Hydrofóbiou sa v medicíne označuje chorobný strach z vody. Slovo hydrofóbny znamená odpudzujúci vodu. Materiály odpudzujúce vodu môžeme vidieť aj v bežnom živote. Napríklad na jednej vetrovke sa kvapky dažďa urputne držia, po inej stekajú nadol a vetrovka sa vôbec nepremočí.

Ilustrácia Aalto University/Ekaterina Osmekhina

Schopnosť odpudzovať vodu je vítaná v mnohých priemyselných odvetviach, ako napríklad v motorizme, letectve a pri stavbe lodí. V dopravných prostriedkoch, či už pozemných, lodných alebo leteckých, sú čelné okná pokryté hydrofóbnou vrstvičkou odpudzujúcou vodu, ktorá zlepšuje výhľad dopredu, vďaka stekajúcim kvapôčkam vody.

Vysoko účinné superhydrofóbne povrchy fungujú tak, že akákoľvek voda, ktorá na nich pristane, sa zbalí do kvapiek a jednoduchšie stečie nadol.

Novo vyvíjaná technológia vytvára povrchy označované skratkou LLS (liquid-like surfaces, kvapaline podobné povrchy) s vrstvami veľmi mobilných molekúl. Tie sa správajú ako kvapalina, ale sú ukotvené na substrát, takže sa nemôžu uvoľniť. Výsledný efekt je podobný tomu, akoby išlo o namastený povrch, po ktorom sa voda okamžite skĺzne.

V nedávno publikovanej vedeckej štúdii vedci z fínskej Aaltovej univerzity informovali, že vyvinuli nové vrstvy LLS z molekúl nazvaných self-assembled monolayers (SAM), ktoré sa samy naviažu usporiadaným spôsobom na kremíkový substrát. Ide o výsledok fyzikálnych a chemických síl pôsobiacich v procese depozície.

Zmenou podmienok depozície, napríklad teploty či množstva vody, mohli vedci kontrolovať, aký podiel kremíka bol pokrytý vrstvou SAM. Vyjadrili sa, že nimi vyvinutá metodika umožnila vytvoriť vrstvu s doteraz nevídanou schopnosťou odpudzovať vodu.

Testy ukázali, že voda steká po tomto povrchu aj pri 500-násobne menšom uhle naklonenia povrchu než pri iných superhydrofóbnych materiáloch. Tie sa obvykle vyznačujú uhlom kĺzania okolo 5° – teda pri takomto sklone začne voda stekať nadol.

Fínskymi vedcami vyvinutá povrchová vrstva má uhol sklzu len 0,01°. V praxi to znamená, že voda bude stekať po každom povrchu, ktorý nie je perfektne vodorovný.