Vandafvisende metaller

Forskere ved GE har fundet frem til en måde at behandle metaller på, så de afviser vand. Den ekstreme vandafvisende egenskab, kaldet superhydrofobicitet, betyder, at vand danner dråber på overfladen i stedet for at sprede sig og klæbe til det.

Forbliver tør: En kemisk behandlet plastikoverflade er ru på nanoskalaen, hvilket tvinger vanddråber til at danne perler, der kan rulle af. GE-forskere har nu gjort det samme med metal.

Fremskridtet bygger på tidligere arbejde, der kom fra GE's Global Research Center i Niskayuna, NY. For to år siden viste forskere, at de kunne lave Lexan - en udbredt plastik, der bruges til at skabe cd'er, iPods, flyforruder og bilforlygter - vandafvisende. Det gjorde de ved at behandle overfladen kemisk for at gøre den ru. Forskerne har nu påvist samme effekt på metaloverflader.

Mange andre superhydrofobe materialer er blevet påvist, men de fleste har brugt en form for plastik. Superhydrofobe metaller åbner op for mange nye anvendelser, siger Jeffrey Youngblood , professor i materialeteknik ved Purdue University. Metalliske strukturer er mere robuste og kan overleve i hårdere miljøer, hvilket muliggør deres brug i applikationer, hvor plastik er umuligt, [såsom i] fly, tog, biler, tunge maskiner og motorer, siger Youngblood.

GE har nogle ideer til, hvordan man bruger materialerne. En mulighed er i afisning af fly. Isopbygning på motorer på grund af kondens kan være katastrofal. Lige nu bruger fly varme til at forhindre is, som kræver strøm. Afisning på jorden foregår i mellemtiden med afisningsvæsker, som indeholder giftige kemikalier; at sprøjte fly med afisningsvæsker på jorden tager også meget tid. Det ville være meget ønskværdigt, hvis vi kunne … bare være i stand til at have et materiale, som isen ikke klistrede på, siger Margaret Blohm, leder af avanceret teknologi for nanoteknologiprogrammet ved GE's Global Research Center.

En anden anvendelse for metallerne kunne være i gas- og dampturbiner. De superhydrofobe metaller kan reducere opbygningen af ​​fugt og forurenende stoffer på turbinerne, øge deres effektivitet og kræve færre nedlukninger for vedligeholdelse.

GE-forskere har ikke offentliggjort deres arbejde, og de nægtede at afsløre meget om deres forskningsresultater. Men de siger, at deres inspiration kommer fra lotusplanteblade, som har en nanokrystallinsk voksstruktur. På bladets overflade er små vokskrystaller, som er titusinder af nanometer brede, som holder vanddråber som næsten perfekt kugleformede perler.

Blohm siger, at holdet leger med to forskellige tilgange til fremstilling af metallerne. Den ene er at teksturere metaloverfladen og derefter lægge en vandafvisende kemisk belægning på den. Den anden tilgang er at lade metaloverfladen være urørt og strukturere selve belægningen. Teknikken er meget generel og bør fungere med metaller, der i øjeblikket bruges til motorer og turbiner, såsom titanlegeringer.

Materialets robusthed vil være nøglen på grund af de højtydende applikationer, som GE sigter efter, siger Gareth McKinley , professor i maskinteknik ved MIT. Han mener, at ud af de to forskellige tilgange til fremstilling af det superhydrofobe metal, vil ændring af selve materialets overflade holde længere. Med en belægning, siger han, er der mulighed for, at det kommer til at løsne eller flage af. Så noget iboende til materialet vil være mere robust.

Blohm siger, at begge tilgange - at gøre metallet ru eller belægge det med et tekstureret materiale - kan have deres fordele, afhængigt af hvordan materialet bruges. De fleste af de miljøer, vi kigger på med metaller, er ret barske, uanset om det er temperatur, fugt, korrosion eller andre forurenende stoffer, siger hun. Så i nogle applikationer kan du vælge teksturerede metaller, der måske er mere robuste, men i andre vil du måske have belægningen til at bære ydeevnen med muligheder for at erstatte belægningen.

Forskerne tester mange forskellige modeller af superhydrofobe metaller. De roder med teksturen af ​​metallerne og belægningerne for at se, hvad der fungerer bedst i visse barske miljøer. Materialet skulle i sidste ende skræddersyes til applikationen, siger Blohm. Hvis vi har det godt med [et materiale] – et vi ved, der måske er dyrere og måske ikke er robust nok for miljøet, men vi ser ydeevne i de modelteksturer – så er det investeringen værd, siger hun. Derefter vil vi arbejde på at gøre det fremstillingsvenligt og robust i et specifikt miljø.

skjule