เทคนิคใหม่ที่ปราศจากตัวทำละลายสามารถลดความซับซ้อนของการผลิตวัสดุที่ไม่ชอบน้ำมากและป้องกันการเกิดน้ำแข็ง เทคนิคนี้สามารถนำไปใช้เพื่อทำให้พื้นผิวเกือบทุกประเภทมีคุณสมบัติไม่ซับน้ำ มีความเป็นไปได้ในการใช้งานมากมาย รวมถึง – แต่ไม่จำกัดเพียง – ปีกเครื่องบิน อุปกรณ์ชีวการแพทย์ ระบบลดการลาก อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ และพื้นผิวตัวเร่งปฏิกิริยาวัสดุที่ไม่ชอบน้ำยิ่งยวดหมายถึงวัสดุที่ขับไล่หยดน้ำที่มีมุมสัมผัส (มุมที่พื้นผิวของน้ำสัมผัสกับพื้นผิวของวัสดุ) มากกว่า 150° วัสดุเหล่านี้
ยังมีพลังงานพื้นผิวต่ำเช่นเดียวกับพื้นผิวที่หยาบในระดับไมครอน
อย่างไรก็ตาม เทคนิคปัจจุบันในการผลิตวัสดุดังกล่าวมีความซับซ้อนและมักเกี่ยวข้องกับการใช้สารเคมีรุนแรง ทีมนักวิจัยที่นำโดยJames TourและC Fred Higgs IIIแห่ง Rice University ในสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาวิธีการขัดแบบไร้ตัวทำละลายแบบขั้นตอนเดียว ซึ่งสามารถสร้างพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำมากด้วยมุมสัมผัสเกือบ 164°
นักวิจัยใช้กระดาษทรายเชิงพาณิชย์เพื่อแนะนำสารเติมแต่งผงที่เลือก เช่น กราฟีน โมลิบดีนัมไดซัลไฟด์ เทฟลอน และโบรอนไนไตรด์ ลงบนพื้นผิวของวัสดุต่างๆ รวมทั้งเทฟลอน โพลีโพรพิลีน โพลีสไตรีน โพลีไวนิลคลอไรด์ และโพลีไดเมทิลไซลอกเซน กระดาษทรายทำจากอลูมิเนียมออกไซด์ที่มีปลายข้าวอยู่ระหว่าง 180 ถึง 2000
การก่อตัวของไทรโบฟิล์ม
“ในระหว่างขั้นตอนการใส่ทราย การเพิ่มผงระหว่างพื้นผิวที่ถูจะช่วยให้เกิดไตรโบฟิล์มได้ง่ายขึ้น” Tour อธิบาย “ไตรโบฟิล์มก่อตัวขึ้นในปฏิกิริยาเคมีบนพื้นผิวที่เลื่อนเข้าหากัน และทำให้พื้นผิวทำหน้าที่ในการขับไล่น้ำมากยิ่งขึ้น”
“การขัดยังทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการถ่ายโอนมวลและอิเล็กตรอนเพื่อลดพลังงานพื้นผิวของพื้นผิว” ฮิกส์กล่าวเสริม
Tour บอก Physics Worldว่าพื้นผิวหลากหลายชนิดสามารถทำให้เป็น superhydrophobic ได้ภายในไม่กี่นาที สิ่งนี้เน้นถึงการใช้งานที่หลากหลายของพื้นผิวที่ขัด
“ผู้ผลิตเครื่องบินไม่ต้องการให้น้ำแข็งก่อตัวที่ปีก กัปตันเรือไม่
ต้องการให้จุลินทรีย์ในมหาสมุทรที่เกาะติดอยู่เกาะลากเพื่อทำให้พวกมันช้าลง และอุปกรณ์ทางการแพทย์จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการเกิดคราบสกปรกทางชีวภาพ ซึ่งเป็นที่ที่แบคทีเรียก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวที่เปียก” ฮิกส์กล่าว “พื้นผิวที่ทนทานต่อน้ำยิ่งยวดที่มีอายุการใช้งานยาวนานซึ่งผลิตจากวิธีการเติมทรายในขั้นตอนเดียวนี้สามารถบรรเทาปัญหาเหล่านี้ได้มากมาย”
ฮิกส์ตั้งข้อสังเกตว่าเทคนิคอื่นๆ ที่ใช้ในการสร้างพื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำไม่สามารถปรับขนาดได้ถึงพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ เช่น บนเครื่องบินและเรือ “เทคนิคการใช้งานอย่างง่ายอย่างที่พัฒนาขึ้นที่นี่ควรปรับขนาดได้” เขากล่าว
ความทนทานต่อน้ำยิ่งยวด
วัสดุที่ไม่ชอบน้ำยิ่งยวดนั้นแข็งแกร่งมาก แท้จริงแล้ว พวกเขายังคงกันน้ำได้แม้ว่าจะผ่านการทดสอบการลอกเทปเหนียว 100 ครั้ง และหลังจากสัมผัสกับอากาศที่อุณหภูมิ 130°C เป็นเวลา 24 ชั่วโมง การปล่อยให้พวกมันอยู่กลางแดดเท็กซัสร้อนเป็นเวลา 18 เดือนก็ไม่ส่งผลกระทบต่อคุณสมบัติของพวกมันเช่นกัน และเมื่อวัสดุต่างๆ เริ่มชำรุด ก็สามารถปรับปรุงใหม่ได้ง่ายๆ เพียงแค่ขัดมันอีกครั้งด้วยผงสารเติมแต่งชนิดเดียวกัน
ขณะนี้ นักวิจัยของไรซ์กำลังหาทางใช้เทคนิคการเติมทรายลงในวัสดุพิมพ์ประเภทอื่นไปพร้อมกัน นั่นคือพื้นผิวโลหะที่ใช้ทำแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ พวกเขาเพิ่งรายงานการทดสอบเกี่ยวกับลิเธียมและโซเดียมฟอยล์ “บทบาทของไตรโบฟิล์มในที่นี้คือการควบคุมการไหลของไอออนที่เข้ามาในอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่เพื่อปรับปรุงพฤติกรรมการสะสมของโลหะ/การลอกออกระหว่างการหมุนเวียนของแบตเตอรี่” Tour อธิบาย
แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง
