211service.com
Metale hydrofobowe
Naukowcy z GE wymyślili sposób na obróbkę metali tak, aby odpychały wodę. Ekstremalna hydrofobowość, zwana superhydrofobowością, oznacza, że woda tworzy krople na powierzchni zamiast rozprzestrzeniać się i przyklejać do niej.
Pozostanie suchym: Chemicznie obrobiona plastikowa powierzchnia jest chropowata w skali nano, zmuszając kropelki wody do tworzenia kulek, które mogą się staczać. Naukowcy z GE zrobili to samo z metalem.
Postęp opiera się na wcześniejszych pracach, które wyszły z Globalnego Centrum Badawczego GE w Niskayuna w stanie Nowy Jork. Dwa lata temu naukowcy wykazali, że mogą wytworzyć Lexan – powszechnie stosowany plastik używany do tworzenia płyt CD, iPodów, szyb przednich samolotów i reflektorów samochodowych – które są wodoodporne. Zrobili to poprzez chemiczną obróbkę powierzchni, aby była szorstka. Naukowcy wykazali teraz ten sam efekt na powierzchniach metalowych.
Zademonstrowano wiele innych materiałów superhydrofobowych, ale w większości wykorzystano jakiś rodzaj plastiku. Metale superhydrofobowe otwierają wiele nowych zastosowań, mówi Jeffrey Youngblood , profesor inżynierii materiałowej na Purdue University. Konstrukcje metalowe są bardziej wytrzymałe i mogą przetrwać w trudniejszych warunkach, co pozwala na ich zastosowanie w zastosowaniach, w których plastik jest niewykonalny, np. w samolotach, pociągach, samochodach, ciężkich maszynach i silnikach, mówi Youngblood.
GE ma kilka pomysłów na wykorzystanie materiałów. Jedną z możliwości jest odladzanie samolotów. Nagromadzenie się lodu na silnikach z powodu kondensacji może być katastrofalne. Obecnie samoloty wykorzystują ciepło, aby zapobiegać oblodzeniu, co wymaga zasilania. Tymczasem odladzanie na ziemi odbywa się za pomocą płynów do odladzania, które zawierają toksyczne chemikalia; spryskiwanie samolotów płynami do odladzania na ziemi również zajmuje dużo czasu. Byłoby bardzo pożądane, gdybyśmy mogli… po prostu móc mieć materiał, do którego nie przywierałby lód – mówi Margaret Blohm, liderka zaawansowanych technologii w programie nanotechnologii w Global Research Center firmy GE.
Innym zastosowaniem metali mogą być turbiny gazowe i parowe. Metale superhydrofobowe mogą ograniczyć gromadzenie się wilgoci i zanieczyszczeń na turbinach, zwiększając ich wydajność i wymagając mniejszej liczby przestojów w celu konserwacji.
Naukowcy z GE nie opublikowali swoich prac i odmówili ujawnienia wielu informacji o swoich osiągnięciach badawczych. Mówią jednak, że ich inspiracja pochodzi z liści lotosu, które mają strukturę wosku nanokrystalicznego. Na powierzchni liścia znajdują się malutkie kryształki wosku o szerokości kilkudziesięciu nanometrów, w których krople wody mają postać niemal idealnie kulistych kulek.
Blohm mówi, że zespół bawi się dwoma różnymi podejściami do wytwarzania metali. Jednym z nich jest teksturowanie powierzchni metalu, a następnie nałożenie na nią wodoodpornej powłoki chemicznej. Drugim podejściem jest pozostawienie nietkniętej metalowej powierzchni i teksturowanie samej powłoki. Technika jest bardzo ogólna i powinna działać z metalami stosowanymi obecnie w silnikach i turbinach, takimi jak stopy tytanu.
Solidność materiału będzie kluczowa ze względu na wysokowydajne zastosowania, na które koncentruje się GE, mówi Gareth McKinley , profesor inżynierii mechanicznej na MIT. Uważa, że z dwóch różnych podejść do wytwarzania superhydrofobowego metalu zmiana samej powierzchni materiału trwałaby dłużej. Mówi, że przy powłoce istnieje możliwość, że odpadnie lub odpadnie. Więc coś nieodłącznego od materiału będzie bardziej wytrzymałe.
Blohm mówi, że oba podejścia – szorstkowanie metalu lub powlekanie go teksturowanym materiałem – mogą mieć swoje zalety, w zależności od sposobu wykorzystania materiału. Większość środowisk, na które patrzymy z metalami, jest dość surowa, niezależnie od tego, czy jest to temperatura, wilgoć, korozja czy inne zanieczyszczenia, mówi. Tak więc w niektórych zastosowaniach możesz wybrać metale teksturowane, które mogą być bardziej wytrzymałe, ale w innych możesz chcieć, aby powłoka zapewniała wydajność z opcjami wymiany powłoki.
Naukowcy testują wiele różnych modeli metali superhydrofobowych. Majstrują przy fakturze metali i powłok, aby zobaczyć, co działa najlepiej w pewnych trudnych warunkach. W końcu materiał musiałby być dostosowany do zastosowania, mówi Blohm. Jeśli czujemy się dobrze z [materiałem] – wiemy, że może być droższy i może nie być wystarczająco wytrzymały dla środowiska, ale widzimy wydajność w tych teksturach modelu – to warto zainwestować, mówi. Następnie będziemy pracować nad tym, aby można go było produkować i był solidny w określonym środowisku.