Lepattintja a vizet a lézerrel kezelt fém

2015.01.21. 18:22

Sokat olvashattunk már zseniális vízlepergető nanobevonatokról, a Rochesteri Egyetem kutatói azonban most olyan módszert ötlöttek ki, mellyel magát az anyag felületét teszik víztaszítóvá. A működésében a lótuszlevéléhez hasonló felületi mikroszerkezet az öntisztulás csodálatos képességével is rendelkezik.

A felületek mikro- és nanostruktúrájának fizikai jelentősége régóta ismert, ennek köszönhetik például a lepkék szárnyuk élénk, irizáló színeit, de a felület fizikai szerkezete felel (részben) a lótuszlevelek vízlepergetéséért vagy a gekkók lábainak elképesztő tapadásáért.

Chunlei Guo és Anatoliy Vorobyev tudományos pályafutásuk során jelentős tapasztalatot szereztek a femtoszekundumos (néhányszor a másodperc 10−15-ed részéig tartó) lézerimpulzusok használatában. Korábban a tökéletesen fényelnyelő felület létrehozását célozták meg, később azonban rájöttek, hogy módszerük, mellyel apró rovátkákat vésnek különféle fémek felszínébe, alkalmas a lótuszlevél mikro- és nanostruktúrájának utánzására is, így végeredményben igen jó fényelnyelő és erősen víztaszító felülethez jutottak.

A kutatók által kifejlesztett anyag a levegővel érintkezve „kapcsol be”, azaz válik víztaszítóvá, és a felület számottevően hatékonyabban működik, mint a mindannyiunk által jól ismert teflon. Összehasonlításképpen, ha egy sík teflonfelületről szeretnénk lepergetni a rácseppent vizet, nagyjából 70 fokkal kell megdöntenünk a vízszinteshez képest, míg Guo és Vorobyev lézerrel kezelt fémfelületéről már kevesebb mint 5 fokos dőlésszögnél legurulnak a cseppek.

Ráadásul a vízcseppek a felületen meggyűlt koszt is magukkal viszik – ennek hatékonyságát a kutatók valódi porszívóból vett valódi porral demonstrálták. Pár csepp víz hatására ismét tiszta, emellett száraz lett a felület.

Csúszósabb csatornák, korrózióálló kollektorok

Az új módszer számos ígéretes alkalmazást kínál. Mindenekelőtt fontos tulajdonsága, hogy nem egyszerűen egy bevonat, hanem az anyag része, így sokkal nehezebben kopik le, mint a különféle vízlepergető vegyületek. Segíthet a fejlődő országok szennyvízkezelésében, és mivel nagyszerű fényelnyelő is, hatékony és korrózióálló napkollektorok is készíthetők a felhasználásával.

Minderre azonban még biztosan sokat kell várnunk, hiszen jelenleg egy nagyjából 6 négyzetcentiméteres fémdarabka felületkezelése jó egy órát vesz igénybe a kutatólaboratóriumban, ráadásul nagy teljesítményű femtoszekundumos lézerre van hozzá szükség, amiből feltehetően viszonylag korlátozott készletekkel rendelkeznek a fejlődő országok.

A kutatók másfajta mikrostruktúrákkal képesek hidrofillé, azaz vizet vonzóvá tenni a fémek felületét (ezt láthatjuk a videó első részében), a közeljövőben pedig a fémeken túl más anyagok felületének lézeres módosításával is próbálkoznak majd. Vizsgálataikat a Bill & Melinda Gates Foundation, valamint az Amerikai Légierő tudományos kutatási programja támogatja, így a fejlődő világ polgárai feltehetően találkoznak majd e különleges felületekkel valamilyen formában.