Een nieuwe coating belooft het einde van vlekken

Duitse onderzoekers gewapend met rokende kaarsen hebben een goedkope en gemakkelijke manier bedacht om oppervlakken te coaten, zodat oliedruppels stuiteren of er meteen vanaf rollen. De opmars zou uiteindelijk kunnen leiden tot coatings voor brillenglazen en tabletcomputerschermen die zelfs de vetste vingerafdrukken kunnen ontwijken.

Het is ook belangrijk voor industriële en biomedische toepassingen ervoor te zorgen dat oppervlakken vloeistoffen kunnen afstoten - op water- of oliebasis. Maar het is moeilijker om een ​​oppervlak te maken dat olie of organische oplosmiddelen afstoot dan water, omdat olie een veel lagere oppervlaktespanning heeft dan water.

Wat nodig is, is een zeer specifiek type oppervlakteruwheid - vergelijkbaar met de takken van een ontluikende boom - die olie-afstotendheid bereikt. Dit werd al enige tijd begrepen, maar het was moeilijk om een ​​dergelijke textuur te vervaardigen. Eerder werk aan het MIT en elders betrof complexe nanolithografische technieken.

Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Polymeeronderzoek in Mainz, in a papier vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , zeggen dat ze een eenvoudigere manier hebben bedacht, met een combinatie van kaarsroet en silica gebakken op precies de juiste temperatuur.

Eerst hielden ze het glasplaatje boven een hartvormige kaars (hoewel elke kaars dat doet). Dit leidde tot de afzetting van roet op het objectglaasje - roetbollen met een diameter van 30 tot 40 nanometer, los gestapeld en de juiste soort oppervlaktetextuur producerend: ongeveer 80 procent leeg en 20 procent bollen.

Om het roet te beschermen tegen wegspoelen, bedekten ze het met een silica-omhulsel van 25 nanometer dik; om van de zwarte kleur van het roet af te komen, bakten ze het glaasje op 600 ºC, waardoor het transparant werd. Daarna sproeiden ze verschillende oliën - pindaolie en oplosmiddelen - en maakten ze microfoto's van deze vloeistofdruppels die op en neer stuiterden als pingpongballen.

De coating hecht ook aan aluminium, staal en koper. En omdat het zowel olie- als waterafstotende eigenschappen heeft, zou het materiaal superamfifoob zijn.

Neelesh Patankar , een werktuigbouwkundig ingenieur aan de Northwestern University, zegt dat het werk een belangrijke stap is in de richting van het vinden van een commercieel haalbare manier om dergelijke materialen te maken. Het is bekend welke oppervlaktechemie en geometrieën zouden werken om oliën af te stoten, zegt hij. Dit werk toont een goede manier om dergelijke coatings te maken met de juiste soort praktisch relevante eigenschappen.

Er is een verrassend grote behoefte aan oppervlakken die dingen afstoten. Het zou bijvoorbeeld kunnen zorgen voor het bouwen van panelen die water - of olieachtige vlekken of resten - zo efficiënt afstoten dat de regen ze zou wassen, waardoor ze zelfreinigend worden. Of zelfs biomedische producten, waaronder microfluïdische technologieën, die niet verstopt raken door waterige of vette materialen die eraan kleven. Ik ben op zoek naar een brillencoating, maar dit kan ook belangrijke toepassingen hebben in de geneeskunde, zegt Doris Vollmer , een materiaalwetenschapper in de Max Planck-groep. Voor veel toepassingen willen mensen olieafstoting. Het is niet voldoende dat iets waterafstotend is.

Terwijl de onderzoekers kaarsroet gebruikten, zijn roetdeeltjes van vergelijkbare grootte commercieel verkrijgbaar, wat de weg wijst naar potentiële produceerbaarheid op grote schaal en tegen lage kosten, voegt ze eraan toe. De groep onderzoekt commerciële partnerschappen om de technologie vooruit te helpen.

Ambarish Kulkarni, een werktuigbouwkundig ingenieur in het Advanced Nanotechnology-programma bij GE Global Research - dat ook op zoek is naar superamfifobe materiaaloppervlakken - zegt dat het artikel een nieuwe methode beschrijft om ze te maken. De GE-onderzoekers hebben ontdekt dat dergelijke oppervlakken aangroeiwerende voordelen bieden in gasturbines, waardoor ze mogelijk schoner en efficiënter werken.

Omdat de Max Planck-methode ervoor zorgt dat de materialen bij hoge temperaturen kunnen werken, kan dit toepassingsgebieden openen die voorheen onbereikbaar waren, voegt hij eraan toe.

GE heeft verschillende projecten op dit gebied, waaronder een poging om superhydrofobe ruwheid aan te brengen op het oppervlak van veelvoorkomende thermoplasten die worden gebruikt voor zaken als product- en voedselverpakkingen.

Een probleem met de Max Planck-coating is dat deze, in tegenstelling tot opgeruwde oppervlakken die voor verschillende waterafstotende oppervlakken worden gebruikt, krassen of slijtage kan krijgen. Dus de materiaaltechnologie zal verdere verfijningen nodig hebben om oliebestendige brillen te maken die ook echt krasbestendig zijn, geeft Vollmer toe. Ze werkt ook aan manieren om de coating in chemische oplossingen te maken, in plaats van de aanvankelijk gebruikte dampdepositiemethode, waarvoor ovens op hoge temperatuur nodig zijn.

zich verstoppen