Superodpychający plastik

Jeśli kiedykolwiek rozpaczałeś nad wyciągnięciem ostatniej kropli ketchupu lub detergentu z plastikowej butelki – lub byłeś badaczem mikrofluidyki zastanawiającym się, jak kiedykolwiek masowo wyprodukować tani chip diagnostyczny – naukowcy z GE mogą mieć plastik do ty.

Badacze z firmy wymyślili sposób na przetworzenie zwykłego polimeru tak, aby nawet nie wchłaniał płynów krople miodu od razu spływają . Wynikająca z tego właściwość nazywana jest superhydrofobowością – lub ekstremalnym odpychaniem płynów na bazie wody – wykraczającą poza właściwości świeżo woskowanego samochodu.

[Kliknij tutaj, aby wyświetlić obrazy.]

Podczas gdy kilka istniejących materiałów inżynieryjnych zachowuje się w ten sposób, osiągnięcie GE jest godne uwagi, ponieważ zostało wykonane z niedrogiego tworzywa sztucznego, Lexan firmy GE, które jest zwykle hydrofilowe, co oznacza, że ​​woda rozlewa się w kontakcie, a nie coś, co jest hydrofobowe na początek, takie jak teflon czy silikon. materiały na bazie. Te ostatnie materiały są znacznie droższe w porównaniu z Lexanem, wszechobecnym tworzywem termoplastycznym stosowanym w produktach, od płyt CD i DVD po reflektory samochodowe, pojemniki do przechowywania żywności i powszechne urządzenia gospodarstwa domowego.

Chociaż GE nie przewiduje jeszcze konkretnych zastosowań, kilka z nich jest teoretycznie możliwych. Tani superhydrofobowy plastik mógłby być używany w pojemnikach na żywność, z których wylewałaby się ostatnia kropla ketchupu lub syropu. Mogłoby to również pozwolić na zastosowanie panelu budowlanego, który tak skutecznie odpycha wodę, że deszcz zmyje brud – dzięki czemu zasadniczo będzie samoczyszczący.

Taki materiał mógłby być również bonanzą medycyny. W dziedzinie mikroprzepływów potrzebne są materiały superhydrofobowe, aby niewielkie ilości krwi lub innych płynów ustrojowych mogły łatwiej przepływać przez kanały w skali mikrometrowej. Chociaż niektóre materiały superhydrofobowe są obecnie dostępne, są wystarczająco drogie, aby wykluczyć wizje gadżetów diagnostycznych, które można kupić w drogerii. Jednak tani plastik może sprawić, że taki jednorazowy chip diagnostyczny stanie się możliwy do zrealizowania. To wielka sprawa i jest ważna dla zastosowań mikroprzepływowych, mówi Neelesh Patankar, inżynier mechanik i mikrofluidyka z Northwestern University.

Firma GE nie opublikowała swojego osiągnięcia badawczego ze względu na względy własności intelektualnej. Ale firma wierzy, że chodzi o coś zupełnie nowego. Według naszej wiedzy większość, jeśli nie wszystkie materiały superhydrofobowe, o których czytaliśmy do połowy zeszłego roku [kiedy firma stworzyła swój pierwszy prototyp], zaczynały się od materiałów, które już były hydrofobowe. Dużo łatwiej jest nadać im właściwości superhydrofobowe. Zaczęliśmy w dziurze, od czegoś, co jest hydrofilowe. To było wyjątkowe, mówi Margaret Blohm, lider zaawansowanych technologii w laboratorium nanotechnologicznym GE w Global Research Center w Niskayuna w stanie Nowy Jork. Zamieniliśmy hydrofilowe w superhydrofobowe. Jesteśmy prawdopodobnie pierwszą grupą, która to zrobiła.

GE dokonało tego, modyfikując materiał, który jest podstawą jej działalności w zakresie tworzyw sztucznych. Inspirację czerpali z liści lotosu, który jest naturalnie superhydrofobowy; mikroskopowe badanie liści lotosu ujawnia ich nanokrystaliczną strukturę woskową. Powierzchnia liścia lotosu ma komórki o szerokości 5-10 mikrometrów, na których znajdują się maleńkie kryształki wosku o szerokości dziesiątek nanometrów. Na liściu lotosu perełki wodne wyglądają prawie jak idealne kule.

Firma GE postanowiła naśladować ten wzór na powierzchni swojego materiału poliwęglanowego, zasadniczo poprzez szorstkowanie powierzchni w określony sposób. Tao Deng, materiałoznawca w GE, nie mówi zbytnio o tym procesie, ale mówi, że dokonano go za pomocą chemicznej obróbki powierzchni.

Firma GE odniosła sukces ze swoim prototypem zeszłego lata, ale zaczęła omawiać postępy dopiero w ostatnich tygodniach. Jedną z istotnych wad jest to, że proces pozostawia plastik nieprzezroczysty, a nie przezroczysty. Oznacza to, że nie będzie działać w przypadku plastikowych okienek ani przezroczystych pojemników na żywność. Ale jasna wersja nie jest daleko. To nadchodzi, mówi Deng.

Nawet wprowadzenie wersji nieprzezroczystych do prawdziwych produktów zajmie trochę czasu. GE szacuje, że po rozwiązaniu problemów produkcyjnych minie co najmniej pięć lat przed komercjalizacją. Pięć lat to jednak niewiele czasu – ile czasu zajmuje kapanie ketchupu z dzisiejszych plastikowych butelek.

Zdjęcie strony głównej dzięki uprzejmości GE.

ukryć