RMF 24: Metal, po którym woda spływa jak po kaczce
Modyfikowana z pomocą lasera powierzchnia metalu może stać się silnie hydrofobowa, niemal doskonale odpychać cząsteczki wody. Wynalazek naukowców z University of Rochester, opisany w najnowszym numerze czasopisma "Journal of Applied Physics", daje szansę na stworzenie powierzchni odpornych na rdzę i zalodzenie, niezwykle łatwych do utrzymania w czystości.
Powierzchnie metalu o silnych własnościach hydrofobowych mają istotne zastosowania w wielu dziedzinach. Do tej pory tworzono je z pomocą odpowiednich chemicznych powłok. Tym razem jest inaczej. Badacze z University of Rochester, Chunlei Guo i Anatolij Vorobiev pokazali, że podobne właściwości może nadać powierzchni wzór w mikro i nanoskali, wycięty z pomocą lasera.
Ci sami naukowcy we wcześniejszej pracy pokazali, że podobną metodą można sprawić, że powierzchnia metalu praktycznie przestaje odbijać światło, staje się czarna. Połączenie tych dwóch metod może pomóc w tworzeniu bardziej wydajnych i odpornych na czynniki atmosferyczne paneli słonecznych.- Wzory wycięte w metalu z pomocą lasera pozostają elementem jego struktury na stałe, nie dają się zetrzeć i dzięki temu utrzymują właściwości hydrofobowe na zawsze - podkreśla Chunlei Guo, profesor optyki UR. Kropla wody odbija się od tej powierzchni, potem odbija się znowu, wreszcie spada. Cały proces trwa krócej, niż sekundę.Taki materiał jest nieporównanie bardziej hydrofobowy, niż popularny w naczyniach kuchennych teflon. Krople wody zsuwają się po teflonowej powierzchni dopiero, gdy pochylimy ją pod kątem około 70 stopni. W przypadku nowych powierzchni wystarczy mniej, niż 5 stopni.
Przy okazji odbijania się od hydrofobowej powierzchni metalu, woda zabiera też wszelkie znajdujące się na niej cząsteczki pyłu. To sprawia, że zbudowane z takiego materiału przedmioty czy konstrukcje będą niezwykle łatwe do utrzymania w czystości, po spryskaniu wodą pozostaną i suche i czyste.Takie własności wskazują na możliwe zastosowania nowego materiału w krajach rozwijających się. - W tych rejonach często kluczowe znaczenie ma zbieranie wody deszczowej, nowe powierzchnie mogą to ułatwić, sprawić, że woda nie będzie przylegać do dachów i parować - mówi Guo. Drugim zastosowaniem może być budowa latryn, które będą łatwiejsze do utrzymania w czystości przy minimalnej ilości zużywanej wody.
Na razie problemem pozostaje wydajność metody tworzenia takich powierzchni. Wycięcie wzoru na płytce o powierzchni cala kwadratowego (niespełna 6,5 centymetra kwadratowego) zajmuje około godziny. Trzeba do tego wykorzystać laser femtosekundowy o niezmiernie krótkich impulsach bardzo wysokiej mocy. Jakiekolwiek zastosowania praktyczne będą możliwe dopiero po opracowaniu odpowiedniej przemysłowej technologii. Badacze z Rochester zapowiadają też prace nad sposobami podobnej modyfikacji powierzchni niemetalicznych, choćby półprzewodnikowych. To byłby wstęp do produkcji w pełni hydrofobowej elektroniki.
