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Metalli idrorepellenti
I ricercatori di GE hanno escogitato un modo per trattare i metalli in modo che respingano l'acqua. L'estrema proprietà idrorepellente, chiamata superidrofobicità, significa che l'acqua forma gocce sulla superficie invece di diffondersi e attaccarsi ad essa.
Rimanere all'asciutto: Una superficie di plastica trattata chimicamente è ruvida su scala nanometrica, costringendo le gocce d'acqua a formare perline che possono rotolare via. I ricercatori GE hanno ora fatto lo stesso con il metallo.
Il progresso si basa sul lavoro precedente uscito dal Global Research Center di GE, a Niskayuna, NY. Due anni fa, i ricercatori hanno dimostrato di poter rendere idrorepellente il Lexan, una plastica ampiamente utilizzata per creare CD, iPod, parabrezza di aerei e fari di automobili. Lo hanno fatto trattando chimicamente la superficie per renderla ruvida. I ricercatori hanno ora dimostrato lo stesso effetto sulle superfici metalliche.
Sono stati dimostrati molti altri materiali superidrofobici, ma la maggior parte ha utilizzato un qualche tipo di plastica. I metalli superidrofobici aprono molte nuove applicazioni, afferma Jeffrey Youngblood , professore di ingegneria dei materiali alla Purdue University. Le strutture metalliche sono più robuste e possono sopravvivere in ambienti più difficili, consentendo il loro utilizzo in applicazioni in cui la plastica è irrealizzabile, [come in] aerei, treni, automobili, macchinari pesanti e motori, afferma Youngblood.
GE ha alcune idee su come utilizzare i materiali. Una possibilità è lo sbrinamento degli aerei. L'accumulo di ghiaccio sui motori a causa della condensa può essere catastrofico. In questo momento, gli aerei usano il calore per prevenire il ghiaccio, che richiede energia. Lo sbrinamento a terra, nel frattempo, viene effettuato con fluidi sbrinanti, che contengono sostanze chimiche tossiche; anche l'irrorazione degli aerei con fluidi antigelo sul terreno richiede molto tempo. Sarebbe molto auspicabile se potessimo... essere solo in grado di avere un materiale su cui il ghiaccio non si attacca, afferma Margaret Blohm, leader della tecnologia avanzata per il programma di nanotecnologia presso il Global Research Center di GE.
Un'altra applicazione per i metalli potrebbe essere nelle turbine a gas ea vapore. I metalli superidrofobici potrebbero ridurre l'accumulo di umidità e contaminanti sulle turbine, aumentandone l'efficienza e richiedendo meno arresti per manutenzione.
I ricercatori di GE non hanno pubblicato il loro lavoro e hanno rifiutato di divulgare molto sui risultati della loro ricerca. Ma dicono che la loro ispirazione viene dalle foglie della pianta di loto, che hanno una struttura di cera nanocristallina. Sulla superficie della foglia ci sono minuscoli cristalli di cera larghi decine di nanometri, che trattengono le gocce d'acqua come perline quasi perfettamente sferiche.
Blohm afferma che il team sta giocando con due diversi approcci per produrre i metalli. Uno è quello di strutturare la superficie del metallo e poi metterci sopra un rivestimento chimico idrorepellente. L'altro approccio consiste nel lasciare intatta la superficie metallica e dare una texture al rivestimento stesso. La tecnica è molto generale e dovrebbe funzionare con i metalli attualmente utilizzati per motori e turbine, come le leghe di titanio.
La robustezza del materiale sarà fondamentale per le applicazioni ad alte prestazioni a cui si rivolge GE, afferma Gareth McKinley , professore di ingegneria meccanica al MIT. Pensa che tra i due diversi approcci alla produzione del metallo superidrofobo, l'alterazione della superficie del materiale stesso durerebbe più a lungo. Con un rivestimento, dice, c'è la possibilità che si stacchi o si sfaldi. Quindi qualcosa di intrinseco al materiale sarà più robusto.
Blohm afferma che entrambi gli approcci - irruvidire il metallo o rivestirlo con un materiale strutturato - potrebbero avere i loro vantaggi, a seconda di come viene utilizzato il materiale. La maggior parte degli ambienti che stiamo osservando con i metalli sono piuttosto ostili, che si tratti di temperatura, umidità, corrosione o altri contaminanti, afferma. Quindi, in alcune applicazioni, potresti scegliere metalli testurizzati che potrebbero essere più robusti, ma in altre potresti voler che il rivestimento offra le prestazioni con opzioni per sostituire il rivestimento.
I ricercatori stanno testando molti modelli diversi di metalli superidrofobici. Stanno armeggiando con la trama dei metalli e dei rivestimenti per vedere cosa funziona meglio in certi ambienti difficili. Il materiale alla fine dovrebbe essere adattato all'applicazione, afferma Blohm. Se ci sentiamo bene con [un materiale], uno sappiamo che potrebbe essere più costoso e forse non abbastanza robusto per l'ambiente, ma vediamo prestazioni in quelle trame del modello, allora vale la pena investire, dice. Quindi lavoreremo per renderlo producibile e robusto in un ambiente specifico.