Un nuovo rivestimento promette la fine delle sbavature

Ricercatori tedeschi armati di candele fumanti hanno escogitato un modo semplice ed economico per rivestire le superfici in modo che le goccioline di olio rimbalzino o rotolino via. L'avanzata potrebbe alla fine portare a rivestimenti per occhiali e schermi di tablet che possono eludere il segno anche delle impronte digitali più unte.

Realizzare superfici in grado di respingere i fluidi, siano essi a base di acqua o olio, è importante anche per applicazioni industriali e biomediche. Ma è più difficile creare una superficie che respinge l'olio o i solventi organici rispetto all'acqua perché l'olio ha una tensione superficiale molto più bassa dell'acqua.

Ciò che è richiesto è un tipo molto specifico di rugosità superficiale, simile ai rami di un albero in erba, che raggiunga l'oleorepellenza. Questo è stato capito da tempo, ma è stato difficile fabbricare una tale trama. Il lavoro precedente al MIT e altrove prevedeva tecniche nanolitografiche complesse.

Ricercatori del Max Planck Institute for Polymer Research di Mainz, in a carta pubblicato oggi sulla rivista Scienza , dicono di aver trovato un modo più semplice, usando una combinazione di fuliggine di candela e silice cotta alla giusta temperatura.

Per prima cosa hanno tenuto il vetrino sopra una candela a forma di cuore (anche se va bene qualsiasi candela). Ciò ha portato alla deposizione di fuliggine sul vetrino: sfere di fuliggine con un diametro compreso tra 30 e 40 nanometri, impilate in modo approssimativo e producendo il giusto tipo di struttura superficiale: circa l'80% di sfere vuote e il 20% di sfere.

Per proteggere la fuliggine dal lavaggio, l'hanno rivestita con un guscio di silice spesso 25 nanometri; per eliminare il colore nero della fuliggine, hanno cotto il vetrino a 600 ºC, rendendolo trasparente. Successivamente, hanno spruzzato vari oli, olio di arachidi e solventi, e hanno preso micrografie di queste goccioline liquide che rimbalzavano su e giù come palline da ping-pong.

Il rivestimento si attacca anche all'alluminio, all'acciaio e al rame. E poiché ha qualità sia idrorepellenti che idrorepellenti, si dice che il materiale sia superfifobico.

Neelesh Patankar , un ingegnere meccanico della Northwestern University, afferma che il lavoro è un passo importante verso la ricerca di un modo commercialmente valido per realizzare tali materiali. È noto quale chimica di superficie e quali geometrie avrebbero funzionato per respingere gli oli, dice. Questo lavoro mostra un buon modo per realizzare tali rivestimenti con il giusto tipo di proprietà praticamente rilevanti.

C'è un bisogno sorprendentemente grande là fuori di superfici che respingono le cose. Ad esempio, potrebbe consentire la costruzione di pannelli che respingono l'acqua, o macchie o residui oleosi, in modo così efficiente che la pioggia li laverebbe, rendendoli autopulenti. O anche prodotti biomedici, comprese le tecnologie microfluidiche, che non vengono intasate da materiali acquosi o grassi che vi si attaccano. Sto cercando un rivestimento per occhiali, ma questo potrebbe avere importanti applicazioni anche in medicina, dice Doris Vollmer , uno scienziato dei materiali nel gruppo Max Planck. Per molte applicazioni, le persone vorrebbero la repellenza all'olio. Non è sufficiente che qualcosa sia idrorepellente.

Mentre i ricercatori hanno utilizzato la fuliggine delle candele, in commercio sono disponibili particelle di fuliggine di dimensioni simili, aprendo la strada alla potenziale producibilità su larga scala e a basso costo, aggiunge. Il gruppo sta esplorando partnership commerciali per far progredire la tecnologia.

Ambarish Kulkarni, un ingegnere meccanico nel programma Advanced Nanotechnology presso GE Global Research, che cerca anche superfici di materiale superanfifobico, afferma che l'articolo descrive un nuovo metodo per realizzarle. I ricercatori di GE hanno scoperto che tali superfici forniscono vantaggi antivegetativi all'interno delle turbine a gas, rendendole potenzialmente più pulite ed efficienti.

Poiché il metodo Max Planck consente ai materiali di lavorare a temperature elevate, può aprire aree di applicazione precedentemente irraggiungibili, aggiunge.

GE ha diversi progetti in quest'area, incluso uno sforzo per infondere ruvidità superidrofobica sulla superficie dei comuni materiali termoplastici utilizzati per cose come il confezionamento di prodotti e alimenti.

Un problema con il rivestimento Max Planck è che, a differenza delle superfici ruvide utilizzate per varie superfici idrorepellenti, può graffiarsi o consumarsi. Quindi la tecnologia dei materiali avrà bisogno di ulteriori perfezionamenti per realizzare occhiali resistenti all'olio che siano anche veramente resistenti ai graffi, ammette Vollmer. Sta anche lavorando a modi per realizzare il rivestimento in soluzioni chimiche, piuttosto che il metodo di deposizione da vapore inizialmente utilizzato, che richiede forni ad alta temperatura.

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