Zero plam, bez zwilżania

Materiał, którego nie imają się plamy z zup, wina czy tłuszczu. Marzenie każdego posiadacza białego obrusa. Ale nie tylko. Naukowcy z Uniwersytetu stanu Michigan podają wiele innych zastosowań dla materiałów, które nie dają się zwilżyć rozmaitym substancjom i, co ważniejsze, potrafią taki materiał stworzyć.

Dwa lata temu Agata pisała o superhydrofobowych powierzchniach, które zapobiegają formowaniu się na nich lodu. Zespół pod kierownictwem dr. Anisha Tuteji poszedł podobnym tropem. Ich materiał dopiero w nanoskali ujawnia swoją złożoną strukturę. Jest on mieszanką dwóch materiałów polidimetylosilikanu, który sam w sobie przejawia własności hydrofobowe, oraz opracowanych przez Siły Powietrzne Stanów Zjednoczonych nanokostek zawierających atomy węgla, fluoru, krzemu i tlenu. Rzecz jasna skład chemiczny, w przypadku nanomateriałów, to dopiero początek. Nie mniej ważna jest bowiem sama struktura, a w tym konkretnym wypadku tekstura, czyli to jak uformowana jest powierzchnia.

Opisywany materiał nanosi się na powierzchnię, którą chcemy chronić. Zakrywa on dokładnie wszelkie pory, jednak nie „zalepiając je”, ale tworząc w nich bardzo drobną sieć. Powstaje w ten sposób warstwa, której głównym składnikiem (objętościowo od 95 do 99%) w rzeczywistości jest… powietrze. Efekt jest taki, że ciecze mają bardzo małą powierzchnię kontaktu z chronioną powierzchnią. To z kolei oznacza, że oddziaływania Van der Vaalsa istniejące między cząsteczkami cieczy i powłoki są bardzo małe w porównaniu z napięciem powierzchniowym, które utrzymuje krople cieczy w całości, te zaś odbijają się od materiału niczym piłki.

Zespół dr Juneji przetestował opisywaną powłokę z ponad setką różnych cieczy, wśród których były produkty spożywcze, węglowodory, stężone kwasy i alkohole. Tylko dwie substancje były w stanie zwilżyć powierzchnię materiału, oba należały do chlorofluorowęglowodorów które stosowane są przede wszystkim w chłodnictwie.

Jakie zatem zastosowania (poza nieskazitelnie białymi obrusami) można zaproponować dla tak chronionych materiałów. W pierwszej kolejności wskazuje się na wszelkiego rodzaju odzież ochronną dla służb ratownictwa chemicznego i medycznego oraz rzecz jasna dla armii. Inne zastosowania to na przykład niebrudzące się ekrany dotykowe. Bardzo interesującym obszarem może być zastosowanie tej powłoki do zmniejszenia oporów cieczy przepływających w rurociągach, zaś pokrycie nią kadłubów statków może się przełożyć na znaczące oszczędności w paliwie (i jako efekt uboczny wydłużyć ich drogę hamowania). Nie trudno też sobie wyobrazić zamieszenie jakie taki materiał może wywołać w żeglarstwie sportowym.