O echipă de chimiști americani, printre care se numără și Anish Tuteja de la Universitatea din Michigan, a creat un material deopotrivă eficient în respingerea apei, uleiului, acizilor concentrați, soluțiilor alkaline și chiar a fluidelor nenewtoniene, așa cum sunt soluțiile polimerice.
Această rezistență chimică a materialului dimpreună cu procesul de producție facil și scalabil îl recomandă ca aplicație promițătoare pentru suprafețele rezistente și cu „autocurățare”. Oamenii de știință și-au mai concentrat eforturile în sensul obținerii unor suprafețe superomnifobe cu „autocurățare” ce resping atât lichidele pe bază de apă cât și pe cele uleioase, dar au omis aproape întotdeauna să se adreseze și fluidelor nenewtoniene.
Substanțele vâscoase precum șarlota, mierea și alte soluții care conțin polimeri își modifică modul de prelingere în funcție de forțele care le sunt aplicate. Ele pot absorbi foarte multă energie prin deformare atunci când lovesc o suprafață, de aceea și este foarte greu a se obține respingerea lichidelor nenewtoniene de către materiale.
Dar, deși în mod normal, adăugând unei picături de apă o cantitate de polimer de 0,2% din greutatea ei o face pe aceasta să adere la o suprafață din care picăturile de apă pură ar ricoșa în mod normal, prin noua metodă chiar și la concentrații de polimer de 10-20% din cantitate, picăturile sau jeturile soluțiilor rezultate tot sunt respinse de materialul în discuție, susține Tuteja.
Aspectul crucial al suprafeței superhidrofobe este acela că are histereza de udare foarte joasă, ceea ce înseamnă că pe măsură ce o picătură se rostogolește pe suprafață, unghiurile de contact în fața și îndărătul ei sunt aproape identice, deci picătura se deformează foarte puțin. Adică, reologia are un impact redus, motiv pentru care suprafața poate respinge în egală măsură de eficient fluidele newtoniene și nenewtoniene.
Mai mult de atât, suprafețele superomnifobe sunt deopotrivă foarte rezistente și la coroziune: în cadrul unui experiment, s-a acoperit câte o latură a unor plăci de aluminiu cu materialul respectiv și plăcile au fost scufundate în băi de acid clorhidric și de sodă caustică. Laturile neacoperite au fost rapid atacate chimic, dar suprafețele tratate erau complet protejate.
Materialul are la bază o sită foarte fină din fire de oțel inoxidabil îmbrăcată cu un strat de bule polimerice realizate dintr-un amestec de polidimetilsiloxan (PDMS) și POSS. Forma aproxmativ sferică a bulelor îi oferă suprafeței o geometrie proeminentă necesară pentru a o face superomnifobă și înseamnă totodată că sechestrează și un strat de mici buzunărele de aer, care previne intratea acizilor sau a bazelor în contact cu suprafața încât să poate reacționa. Moleculele POSS migrează înspre suprafața bulelor, reducând energia suprafeței și potențând rezistența chimică.
Principalul minus al materialului, recunoaște și Tuteja, este că nu are robustețe mecanică foarte mare. Adică, dacă zgarii destul suprafața pe care este aplicat, se cojește, ceea ce reprezintă o mare problemă, dar echipa lucrează deja la o nouă generație de „îmbrăcăminți” superomnifobe mult mai durabile mecanic.
Sursa
Foto: ACS
de atât, suprafețele superomnifobe sunt deopotrivă foarte rezistente și la coroziune: în cadrul unui experiment, s-a acoperit câte o latură a unor plăci de aluminiu cu materialul respectiv și plăcile au fost scufundate în băi de acid clorhidric și de sodă caustică. Laturile neacoperite au fost rapid atacate chimic, dar suprafețele tratate erau complet protejate.
