Extrémne odpudzovanie vody

Vedecký tím z fínskej Aaltovej univerzity vyvíja superhydrofóbny materiál, po ktorom odpudzovaná voda steká už pri minimálnom uhle naklonenia povrchu.

Slovom hydrofóbia sa v medicíne označuje chorobný strach z vody, prívlastok hydrofóbny znamená, že takto označený materiál viac či menej vodu odpudzuje. To, že materiály odpudzujú vodu v rôznej miere, si môžeme všimnúť aj v bežnom živote: na jednej vetrovke sa kvapky dažďa urputne držia, po inej stekajú nadol a vetrovka sa premočí len málo alebo sa vôbec nepremočí.

Ilustrácia Aalto University/Ekaterina Osmekhina

Schopnosť odpudzovať vodu je vítaná v mnohých priemyselných odvetviach, a to najmä v motorizme, pri stavbe lodí či v letectve. V mnohých pozemných, lodných a leteckých dopravných prostriedkoch sú čelné okná pokryté hydrofóbnou vrstvičkou odpudzujúcou vodu, ktorá preto po oknách steká vo forme kvapôčok a zlepšuje výhľad dopredu. Mnohé vysoko účinné, tzv. superhydrofóbne povrchy fungujú tak, že akákoľvek voda, ktorá na nich pristane, sa zbalí do kvapiek a jednoduchšie stečie nadol.
Novovyvíjaná technológia vytvára povrchy označované skratkou LLS (liquid-like surfaces, kvapaline podobné povrchy) s vrstvami veľmi mobilných molekúl. Tie sa správajú ako kvapalina, ale sú ukotvené na substrát, takže sa nemôžu uvoľniť. Výsledný efekt je podobný tomu, akoby išlo o namastený povrch, po ktorom sa voda okamžite skĺzne. V nedávno publikovanej vedeckej štúdii vedci z fínskej Aaltovej univerzity informovali, že vyvinuli nové vrstvy LLS z molekúl nazvaných self-assembled monolayers (SAM), ktoré sa samy naviažu usporiadaným spôsobom na kremíkový substrát. Ide o výsledok fyzikálnych a chemických síl pôsobiacich v procese depozície. Zmenou podmienok depozície, napríklad teploty či množstva vody, mohli vedci kontrolovať, aký podiel kremíka bol pokrytý vrstvou SAM. Vyjadrili sa, že nimi vyvinutá metodika umožnila vytvoriť vrstvu s doteraz nevídanou schopnosťou odpudzovať vodu.
Testy ukázali, že voda steká po tomto povrchu aj pri 500-násobne menšom uhle naklonenia povrchu než pri iných superhydrofóbnych materiáloch. Tie sa obvykle vyznačujú uhlom kĺzania okolo 5° – teda pri takomto sklone začne voda stekať nadol. Fínskymi vedcami vyvinutá povrchová vrstva má uhol sklzu len 0,01°. V praxi to znamená, že voda bude stekať po každom povrchu, ktorý nie je perfektne vodorovný.

RM

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 12/2023. Ak ešte nie ste našou predplatiteľkou/naším predplatiteľom a chcete mať prístup k exkluzívnemu obsahu, objednajte si predplatné podľa vášho výberu tu.