Nowy rodzaj metapowierzchni wykorzystuje słońce do czyszczenia zamglonych ekranów

Pixabay

Kiedy para okularów zaparuje, może to być uciążliwe. Ale kiedy zaparuje przednia szyba samochodu lub kask astronauty, konsekwencje mogą być śmiertelne. Dlatego samochody i skafandry kosmiczne mają własne systemy klimatyzacji, które usuwają lub zapobiegają parowaniu.

Ale klimatyzacja jest droga, nieporęczna i nieprzyjazna dla środowiska. Dlatego inżynierowie i naukowcy zajmujący się materiałami chcą znaleźć sposób na skuteczniejsze zapobieganie zamgleniu.

Wchodzi Christopher Walker i jego koledzy z ETH w Zurychu w Szwajcarii, którzy zaprojektowali nowy materiał o właściwościach niepodobnych do niczego, co można znaleźć w świecie przyrody. Ich materiał – lub metapowierzchnia, aby nadać jej właściwą nazwę – wychwytuje promieniowanie słoneczne i wykorzystuje je do spalania wszelkich kondensacji lub przede wszystkim do zapobiegania jej tworzeniu. Rezultatem jest skuteczny i stosunkowo tani sposób na rozwiązanie tego podstępnego problemu.

Metapowierzchnia to materiał zaprojektowany tak, aby mieć właściwości powierzchni, które nie występują w naturze. Często są tworzone przy użyciu powtarzającego się wzoru mniejszych jednostek, takich jak nanocząsteczki.

W tym przypadku zespół tworzy ich powierzchnię, pokrywając arkusz krzemionki nanocząsteczkami złota i uszczelniając je warstwą dwutlenku tytanu. Następnie powtórzyli ten proces, aby utworzyć wiele warstw.

Nanocząsteczki pochłaniają część padającego na nie światła słonecznego, nadając szkłu odcień. Ale też się nagrzewają, podnosząc temperaturę powierzchni szkła nawet o 10 °C.

To klucz do zapobiegania zamgleniu. Ciepło zapobiega kondensacji wody lub powoduje jej odparowanie.

Ważnym pytaniem jest, czy to podejście przewyższa konwencjonalne technologie przeciwmgielne. Najczęstszym z nich jest powlekanie szkła materiałem superhydrofilowym lub superhydrofobowym. Nie robią nic, aby zapobiec kondensacji, ale zmieniają rozmiar i zachowanie tworzących się kropel wody, często tworząc ciągłą cienką warstwę wody na powierzchni.

Aby poznać porównanie metapowierzchni, zespół porównał ją z powierzchnią niepoddaną obróbce i pokrytą materiałami superhydrofilowymi i superhydrofobowymi.

Wyniki są przekonujące. Naukowcy twierdzą, że ich nowa metapowierzchnia znacznie zmniejsza szybkość kondensacji i zwiększa szybkość parowania w porównaniu z innymi materiałami.

A ponieważ nanocząsteczki złota są chronione warstwą tlenku tytanu, te powierzchnie również są wytrzymałe. Uważamy, że te badania doprowadzą do bardziej wytrzymałych i ulepszonych pasywnych powierzchni przeciwmgielnych i przeciwmgielnych.

To interesująca praca. Nowa metapowierzchnia jest stosunkowo łatwa do wykonania, co otwiera drogę do wielkoskalowej produkcji szerokiej gamy materiałów, takich jak szkło i polimery. Takie podejście przyniosłoby znaczny wzrost wydajności w zastosowaniach takich jak okna, szyby przednie, wyświetlacze elektroniczne, aparaty fotograficzne, lustra i okulary.

Oczywiście materiał wykorzystuje światło słoneczne, co rodzi pytanie, jak może działać w nocy. Powierzchnię można nadal przetrzeć lub oczyścić świeżym powietrzem. Ale metapowierzchnia stwarza możliwość istnienia innych mechanizmów, takich jak sztuczne źródło oświetlenia. W przyszłości zabezpieczenie przed zaparowaniem może być tak proste, jak włączenie światła.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1904.02534 : Przezroczyste metapowierzchnie przeciwdziałające zaparowaniu poprzez wykorzystanie światła słonecznego

ukryć