211service.com
Självrengörande, imfria vindrutor
En ny beläggning som ändrar sin struktur beroende på om den är i kontakt med olja eller vatten kan förhindra att vindrutor immar eller samlar oljiga avlagringar. Beläggningen utvecklades vid Purdue University och rapporterades vid förra veckans American Chemical Society-möte.
Se klart: När vatten kondenserar på glas kan det bilda små droppar som gör ytan svår att se igenom. En ny beläggning gör att sådana droppar sprids ut och bildar ett genomskinligt ark. Beläggningen stöter också bort olja.
Släpp vatten på en yta som behandlats med beläggningen och det sprider sig snabbt och skapar en tunn film. Denna åtgärd förhindrar bildandet av de små vattendroppar som utgör dimma. Tillsätt dock olja och ytan reagerar på motsatt sätt, stöter bort olja och får den att pärla sig. All olja som inte rinner av av sig själv skulle lätt torkas bort med vatten, vilket gör det onödigt för en förare att använda tvål.
Olja och vattens beteende på beläggningen är ovanligt eftersom olja med detta material pärlar upp mer än vatten. Vanligtvis är det tvärtom: den högre ytspänningen på vatten gör att det pärlar ihop sig mer än olja.
Även om de exakta inblandade mekanismerna ännu inte har bekräftats, är det tydligt att det som får beläggningen att agera på detta ovanliga sätt är att den faktiskt är två ytor i en, som kan ändra sin struktur beroende på om den är i kontakt med olja eller vatten. Beläggningen är gjord av polymerkedjor som är kemiskt fästa på en glasyta som borst på en borste. Dessa polymerer är flexibla och kan ändra form. När de gör det kan segment med distinkta kemiska egenskaper stiga upp till ytan. Purdue-forskarna föreslår att en möjlighet är att dessa polymerer omarrangerar sig beroende på hur olika segment attraheras till eller stöts bort av olja eller vatten. När olja är närvarande, stiger ett segment av polymeren som får vätskor att pärla upp sig till ytan av beläggningen. Men när vatten finns, drar sig detta segment tillbaka från ytan, vilket gör att vattnet kan spridas ut.
Det är verkligen en smart väg att gå, säger Michael Rubner, professor i materialvetenskap och teknik vid MIT. Purdue-forskarnas nya beläggning, säger han, är unikt positionerad för att kunna anpassa sig till sin miljö.
Beläggningen kan vara särskilt användbar på insidan av bilvindrutor, säger Jeffrey Youngblood, professor i materialteknik vid Purdue som ledde arbetet. Spårmängder av olja, t.ex. från skyddande behandlingar på invändiga ytor i en bil, fäster vid glas, förändrar glasets ytenergi och ökar dess tendens till imma. Beläggningen skulle både stöta bort oljan och förhindra att vattendroppar av dimma bildas. Beläggningens egenskaper kan också göra den användbar i filter. Applicerad på en porös kiseldioxid låter den vatten passera men höjer barriärerna för olja. Detta kan vara användbart för att städa upp oljespill.
För att göra beläggningen utvecklade forskarna ett sätt att kovalent binda Zonyl FSN-100, ett material tillverkat av DuPont, till en glasyta. Även om denna process fungerade bra för att testa systemets egenskaper, är den för dyr för storskalig tillverkning. Youngblood och hans kollegor utvecklar för närvarande billigare spray- eller roll-on-tekniker för att göra beläggningen.
Framtida steg kommer också att inkludera att modifiera kemin så att beläggningen fungerar med olika typer av oljor förutom den petroleumbaserade olja som testats hittills. Så småningom kan det vara möjligt att skapa en beläggning baserad på liknande mekanismer som stöter bort fingeravtryck, vilket gör det lättare att hålla glasögon och mobiltelefonskärmar rena.