211service.com
Superavvisande plast
Om du någonsin har förtvivlat över att få ut den sista droppen ketchup eller diskmedel ur en plastflaska – eller råkar vara en mikrofluidikforskare som undrar hur du någonsin kommer att masstillverka ett billigt diagnostikchip – kan forskare vid GE ha en plast för du.
Företagsforskare har kommit på ett sätt att bearbeta en vanlig polymer så att den till och med stöter bort vätska droppar honungsrullar direkt . Den resulterande egenskapen kallas superhydrofobicitet – eller extrem avstötning av vattenbaserade vätskor – bortom ens den hos en nyvaxad bil.
[Klicka här för att se bilder.]
Medan flera befintliga konstruerade material beter sig på detta sätt, är GE-prestationen anmärkningsvärd eftersom den gjordes med en billig plast, GE:s Lexan, som normalt är hydrofil, vilket betyder att vatten sprider sig vid kontakt, inte något som är hydrofobt till att börja med, som teflon eller silikon -baserade material. Dessa senare material är mycket dyrare jämfört med Lexan, en allestädes närvarande termoplast som används i produkter som sträcker sig från CD- och DVD-skivor till bilstrålkastare, matförvaringsbehållare och vanliga hushållsapparater.
Även om GE inte förutsäger specifika tillämpningar ännu, är några teoretiskt möjliga. En billig superhydrofob plast skulle kunna användas i matbehållare där varenda bit ketchup eller sirap skulle rinna ut direkt. Det kan också möjliggöra en byggnadspanel som stöter bort vatten så effektivt att regn skulle tvätta bort smuts – vilket gör den i princip självrengörande.
Ett sådant material skulle också kunna vara en bonanza för medicin. Inom området för mikrofluidik behövs superhydrofoba material så att små volymer blod eller andra kroppsvätskor lättare kan flöda genom kanaler i mikrometerskala. Även om vissa superhydrofoba material för närvarande finns tillgängliga, är de tillräckligt dyra för att utesluta visioner av diagnostiska prylar som du kan köpa på ett apotek. En billig plast skulle dock kunna göra ett sådant diagnostiskt engångschip genomförbart. Det är en stor sak och det är viktigt för mikrofluidikapplikationerna, säger Neelesh Patankar, en maskiningenjör och mikrofluidik vid Northwestern University.
GE har inte publicerat sina forskningsresultat, av immateriella överväganden. Men företaget tror att det är på något helt nytt. Såvitt vi vet började de flesta om inte alla superhydrofoba material som vi hade läst om fram till mitten av förra året [när företaget gjorde sin första prototyp] med material som redan var hydrofoba. Det är mycket lättare att göra dem superhydrofoba. Vi började i hålet, med något som är hydrofilt. Det är det som var unikt, säger Margaret Blohm, avancerad teknikledare för GE:s nanoteknologilabb vid dess Global Research Center i Niskayuna, NY. Vi har förvandlat hydrofilt till superhydrofobt. Vi är förmodligen den första gruppen som gör detta.
GE åstadkom detta genom att modifiera ett material som är en stöttepelare i dess plastverksamhet. Och de hämtade sin inspiration från lotusväxtens blad, som är naturligt superhydrofob; mikroskopisk inspektion av lotusblad avslöjar deras nanokristallina vaxstruktur. Lotusbladets yta har celler som är 5-10 mikrometer breda, ovanpå dem finns små vaxkristaller som är tiotals nanometer breda. På ett lotusblad ser vattenpärlor nästan ut som perfekta sfärer.
GE tänkte efterlikna detta mönster på ytan av dess polykarbonatmaterial, huvudsakligen genom att rugga ytan på ett specifikt sätt. Tao Deng, materialforskare vid GE, är fånig om processen, men säger att den gjordes med en kemisk behandling av ytan.
GE lyckades med sin prototyp förra sommaren, men började diskutera framsteg först under de senaste veckorna. En av de betydande nackdelarna är att processen lämnar plasten ogenomskinlig, inte transparent. Det betyder att det inte skulle fungera för plastfönster eller klara matbehållare. Men en tydlig version är inte långt borta. Det kommer, säger Deng.
Även att få de ogenomskinliga versionerna till riktiga produkter kommer att ta lite tid. GE uppskattar att det kommer att dröja minst fem år innan kommersialisering, när tillverkningsproblemen är lösta. Fem år är dock inte så mycket tid – ungefär hur lång tid det tar för all ketchup att droppa ur dagens plastflaskor.
Hemsidabild med tillstånd av GE.