Az öntisztító üveg makulátlanul tartja magát a víz alatt

víz alatt

Képzeljen el egy felületet, amelyet soha nem kellett megtisztítania – mert soha nem lesz piszkos. Foltmentes marad, ellenáll a szennyeződésnek és az olajnak. Egy új kutatás megállapítja, hogy egy ilyen tartós, bozót nélküli fényesség titka a mikroszkopikus palacsinta lehet.

Néhány öntisztító felület már létezik. Az üzletek még nem árulják ezeket az öntisztító ruhákat, konyhai eszközöket és ablakokat, hogy csak néhányat említsünk. De a tudósok dolgoznak rajtuk. Közelről látná, hogy a mikroszkopikus oszlopok sokuk felületét borítják. Az ilyen apró szerkezeteket bevonó anyag taszítja az olajat és a szennyeződést. A keskeny oszlopcsúcsok kevesebb szennyeződést biztosítanak a szennyeződésnek. Ez segít a gaznak lecsúszni.

A mikrooszlopok azonban messze nem ideálisak. A magas, vékony oszlopok könnyen hajlanak, pattannak és felborulnak. Idővel szennyeződés és olaj gyűlhet össze a sérült oszlopok körül. Ezt a lerakódást nehéz eltávolítani valamilyen tisztítás nélkül. És ha a felület üveg, akkor ezek a letört oszlopok még nagyobb gondot okoznak. A hajlított és törött darabok – és a beragadt gunk – zavarják az üvegen áthaladó fényt. Ez elmoshatja vagy eltorzíthatja a rajtuk látható képeket.

E problémák megoldása érdekében a norvég tudósok új megközelítést alkalmaztak. Oszlopok helyett rövidebb, zömök palacsintaformákat használtak. És eddig úgy tűnik, hogy ezek a palacsinták működnek. Az óceánon tesztelt ablak több mint egy éve tiszta maradt.

“Az oszlopokkal ellentétben a víz szabadon mozog a palacsinta mikrostruktúráink között” – mondja Bodil Holst, aki fizikus a norvég Bergeni Egyetemen. Magasabb oszlopok esetén több vízmolekula lassul, amikor megpróbálják átadni a szerkezeteket. A víz könnyebben áramlik a rövidebb szerkezetek körül. A víz alatt ez a folyadékáram megakadályozza a szennyeződések megtapadását. Valójában ez biztosítja az öntisztulást, ami azt jelenti, hogy a felületnek nincs szüksége szennyeződést taszító bevonatra.

Vaskos formájuk a palacsintákat is tartósabbá teszi. Képzeljen el két darab krétát: az egyik hosszú és vékony, a másik rövid és lapos, mondja Holst. “Sokkal több erőfeszítést igényelne egy rövid kréta darab törése” – mutat rá. “Ugyanígy sokkal nagyobb erőfeszítést igényel a mikroszkopikus palacsinta törése az oszlopokhoz képest.”

A palacsinta projekt egy valós probléma miatt merült fel. „A cég, amellyel együttműködünk, fényérzékelő érzékelőket használ a vízminőség tesztelésére”-magyarázza Naureen Akhtar. Fizikus, aki a Bergeni Egyetemen dolgozik Holsttal. „A probléma az, hogy az érzékelő túl gyorsan piszkos ablak mögött ül. Néha már egy hét után elszennyeződik. ”

Az ablak tisztítása gyakran sok költséges időt és erőfeszítést igényel. A vállalat tehát tartós, öntisztító ablakot akart. Ekkor Akhtar és Holst csapata újítással állt elő: a felszínt pancsolják. Miután megalkották új üvegüket, készen álltak arra, hogy kipróbálják azt az óceánban. Ehhez lecserélték a régi, könnyen szennyezett üveget az érzékelők elé a palacsintával kirakott üvegre.

A kutatók – és a vállalat – elégedettek az eredményekkel. Bizonyos esetekben hetente évente meghosszabbították az ablakmosások közötti időt, mondja Akhtar. Üvegük a laborban is jól szerepelt. Az egyik vizsgálat során tiszta üvegablakot olajos keverékbe mártottak 46 órán keresztül. Végül abszolút kosz borította. A kutatók megismételték a tesztet egy üvegablakon, amelynek felületét mikropanácsok borították. Az egyik teljesen tiszta maradt.

„Valami ilyesmi rendkívül hasznos lenne a távoli vagy nehezen hozzáférhető területeken” – mondja Gareth McKinley, a cambridge-i Massachusetts Institute of Technology-ból. „Egyszerűen túl nehéz – jegyzi meg – ablaktisztítót küldeni néhány föld alatti vagy víz alatti helyre – emberre vagy robotra.”

Akhtar szerint az új technológia hasznos lehet a hajók és az óceánkutató hajók ablakainak öntisztításában. Akár megakadályozhatja, hogy algák vagy baktériumok növekedjenek a víz alatti kamerák és érzékelők üveglencséin. Ez a fajta felhalmozódás, az úgynevezett biofouling, zavarhatja a lencsék működését.

A mikropogácsákon azonban még van mit javítani. McKinley megjegyzi, hogy az új felület lelassította az üveg szennyeződését, de nem akadályozta meg teljesen. Holst csapata reméli, hogy termékük jövőbeni verziói még jobban fognak működni.