211service.com
Selvrensende, dugfri forruder
En ny belægning, der ændrer sin struktur afhængigt af, om den er i kontakt med olie eller vand, kan forhindre forruder i at dugge til eller akkumulere olieholdige aflejringer. Belægningen blev udviklet på Purdue University og rapporteret på sidste uges American Chemical Society-møde.
Se tydeligt: Når vand kondenserer på glas, kan det danne små dråber, der gør overfladen svær at gennemskue. En ny belægning får sådanne dråber til at sprede sig og danner et gennemsigtigt ark. Belægningen afviser også olie.
Dryp vand på en overflade behandlet med belægningen, og det spredes hurtigt ud og skaber en tynd film. Denne handling forhindrer dannelsen af de små vanddråber, der udgør tågen. Tilsæt dog olie, og overfladen reagerer den modsatte vej og afviser olie og får den til at perle op. Enhver olie, der ikke løber væk af sig selv, ville let blive tørret væk med vand, hvilket gør det unødvendigt for en chauffør at bruge sæbe.
Olie og vands opførsel på belægningen er usædvanlig, idet olie med dette materiale perler mere end vand. Typisk er det omvendt: Vandets større overfladespænding får det til at perle mere end olie.
Selvom de nøjagtige involverede mekanismer endnu ikke er blevet bekræftet, er det klart, at det, der får belægningen til at virke på denne usædvanlige måde, er, at den reelt er to overflader i én, der er i stand til at ændre sin struktur afhængigt af, om den er i kontakt med olie eller vand. Belægningen er lavet af polymerkæder, der er kemisk fastgjort til en glasoverflade som børster på en børste. Disse polymerer er fleksible og i stand til at ændre form. Som de gør, kan segmenter med forskellige kemiske egenskaber stige til overfladen. Purdue-forskerne foreslår, at en mulighed er, at disse polymerer omarrangerer sig selv afhængigt af den måde, forskellige segmenter tiltrækkes af eller frastødes af olie eller vand. Når der er olie til stede, stiger et segment af polymeren, der får væsker til at perle op, til overfladen af belægningen. Men når der er vand til stede, trækker dette segment sig tilbage fra overfladen, så vandet kan spredes ud.
Det er bestemt en smart vej at gå, siger Michael Rubner, professor i materialevidenskab og teknik ved MIT. Purdue-forskernes nye belægning, siger han, er unikt positioneret til at kunne tilpasse sig sit miljø.
Belægningen kunne være særlig nyttig på indersiden af bilruder, siger Jeffrey Youngblood, professor i materialeteknik ved Purdue, der ledede arbejdet. Spormængder af olie, såsom fra beskyttende behandlinger på de indvendige overflader i en bil, klæber sig til glas, ændrer glassets overfladeenergi og øger dets tendens til dug. Belægningen ville både afvise olien og forhindre, at vanddråber af tåge dannes. Belægningens egenskaber kan også gøre den anvendelig i filtre. Påført på en porøs silica tillader den vand at passere igennem, men hæver barrierer for olie. Dette kan være nyttigt til at rydde op i oliespild.
For at lave belægningen udviklede forskerne en måde at kovalent binde Zonyl FSN-100, et materiale fremstillet af DuPont, til en glasoverflade. Selvom denne proces fungerede godt til at teste systemets egenskaber, er den for dyr til storskalafremstilling. Youngblood og hans kolleger udvikler i øjeblikket mindre dyre spray- eller roll-on-teknikker til fremstilling af belægningen.
Fremtidige trin vil også omfatte ændring af kemien, så belægningen fungerer med typer af olier udover den petroleumsbaserede olie, der er testet til dato. Til sidst kan det være muligt at lave en belægning baseret på lignende mekanismer, der afviser fingeraftryk, hvilket gør det nemmere at holde briller og mobiltelefonskærme rene.