Priroda pruža ključ za odbijanje tekućina

SCP-093 Red Sea Object | Euclid class | portal / extradimensional / artifact / stone scp (Lipanj 2019).

Anonim

Inspiriran prirodom, jeftina zelena tehnika koja omogućava zajedničke materijale da odbijaju tekućinu su razvijeni od strane znanstvenika KAUST i mogli bi dovesti do različitih primjena od podvodnog smanjenja otpada do antifoulinga.

Izrada površinskih tekućina odbijajući, naziva se omnifobicnost, koristi se u nizu industrijskih procesa od smanjenja biološke obrade i podvodnog povlačenja do membranske destilacije, vodonepropusnosti i odvajanja nafte i vode.

Proizvodnja takvog furnira općenito se oslanja na primjenu perfluoriniranih premaza; međutim, oni se degradiraju pod otežanim fizikalnim i kemijskim okruženjima, povećavaju troškove i utječu na zdravlje i okoliš i ograničavaju njihovu upotrebu.

Obrada konvencionalnih materijala, kao što su plastika i metali, omnifobični je cilj već neko vrijeme tantalizirajući cilj; ovaj izazov je doveo Himanshu Mishra i kolege iz centra za destilaciju i ponovnu uporabu vode KAUST da traže inspiraciju iz prirode.

Istraživači su prvo testirali mikrostrukture koje sadrže dvostruko povratne stupove: inspirirali su ih istraživački tim iz SAD-a koji je 2014. pokazao da su ti stupovi pokazivali besprimjernu omnifobnost u zraku, čak i kad su materijali uglavnom vlažni.

"Isprva su se ti rezultati činili kao da prkose konvencionalnoj mudrosti, budući da se hrapavost površinskog vlaženja čini još većim vlaženjem", rekao je Mishra. "Zato smo odlučili istražiti ove mikrostrukture za sebe."

Tim je potvrdio da površine koje se koležuju s dvostrukim povratnim mikropillarsima doista pokazuju omnifobnost u zraku, ali su također otkrili da je katastrofalno izgubljen u prisutnosti lokaliziranih fizičkih mana ili oštećenja ili uranjajući u vlaženje tekućina.

"To su bila ozbiljna ograničenja jer se stvarne površine oštećuju tijekom upotrebe", rekao je Mishra. "To nas je nadahnulo da gledamo u prirodu i istražujemo kože snježnih napitaka."

Obrasci na koži springtails-sitnih insekata koji žive u tlu, koji žive u vlažnim uvjetima-iskorištavaju površinske teksture koje sadrže dvostruko ponovno ušavljene šupljine, čuvajući ih suhom. Korištenjem alata fotolitografije i alata za sušenje na KAUST Nanofabrication Core Labu, istraživači su rekonstruirali ove dvostruko reentrantne mikroskopije na površini silicijevog dioksida.

Iskorištavanje dvostruko prisutnih značajki pokazalo je da su mikro šupljine zarobljene u zraku i spriječile prodiranje tekućina, čak i pod povišenim tlakom. Osim toga, njihova kompartmentalizirana priroda spriječila je gubitak omnifobnosti u prisutnosti lokaliziranih oštećenja ili nedostataka ili uranjanja u tekućine za vlaženje.

"Dokazali smo dokaz koncepta, sada planiramo prevesti proces izrade iz laboratorija u Laboratorij Core Lab u KAUST-u kako bismo stvorili dvostruko povratne šupljine na uobičajenim materijalima, kao što su polietilen tereftalat i ugljika s niskom razinom ugljika", rekao je Mishra. "To može pomoći da otključaju svoj potencijal za aplikacije kako bi se smanjio hidrodinamički povlačenje i antifouling".

menu
menu