Vodoodpudivý nanomateriál inšpirovaný prírodou.

Tím vedcov z University of Central Florida vyvinul nový nanomateriál, ktorý odpudzuje vodu a môže zostať suchý, aj keď je ponorený pod vodou.

Tento objav by mohol otvoriť dvere vývoju účinnejších povrchov odpudzujúcich vodu, palivových článkov a elektronických senzorov na detekciu toxínov. Práca je dokumentovaná v titulnom príbehu tohto mesiaca v časopise Advanced Materials.

Debashis Chanda, profesor technologického centra NanoScience UCF, viedol tím, ktorý vytvoril tieto nové superhydrofóbne filmy a povlaky z nanomateriálov. Inšpiroval sa prírodou a vývojom niektorých rastlín a biologických druho.

„Odpudzovanie vody alebo hydrofóbnosť je nástrojom prírody na ochranu a samočistenie rastlín a zvierat pred patogénmi, ako sú plesne, rast rias a hromadenie nečistôt,“ hovorí Chanda. „Prevzali sme svoje narážky zo štruktúry lotosového listu a syntetizovali sme nanoštruktúrované materiály na báze molekulárnych kryštálov fullerénov.“

Fullerény (C60 a C70) sú zostavené spojením molekúl uhlíka – základného stavebného bloku vesmíru. Uhlík sa dodáva v rôznych formách. Za zvláštnych okolností sa 60 alebo 70 takýchto molekúl uhlíka môže spojiť dohromady a vytvoriť uzavretú štruktúru podobnú klietke, nazývanú fullerény. Tieto klietky sa môžu navzájom skladať a vytvárať vysoké kryštály nazývané fullerity.

Umiestnením kvapky gélu vytvoreného z fulleritov na akýkoľvek povrch sa spustí super vodoodpudivý stav, hovorí Chanda. Jedinečná štruktúra gélu podobná klietke neruší pôvodný ošetrovaný materiál, čo znamená, že si zachováva svoje jedinečné funkčné vlastnosti. Nový super povrch je potenciálne možné použiť na štiepenie vody, bakteriálnu dezinfekciu, výrobu vodíka alebo elektrokatalýzu – to všetko je možné vytvárať v tekutom prostredí.

„Nový gél napríklad uľahčuje štiepenie elektrokatalýzy, čo by mohlo viesť k efektívnejším palivovým článkom,“ hovorí Chanda. „Ten istý gél môže viesť k lepším akceptorom elektrónov, ktoré sú kľúčové pri vývoji vysoko citlivých detektorov a senzorov na toxické plyny. Existuje tu veľký potenciál. Je to celkom vzrušujúce.“

Väčšina predtým uvedených hydrofóbnych povrchov bola dosiahnutá navrhnutím mikroskopických vzorov, ktoré zahŕňajú komplexnú litografiu alebo leptanie, ktoré nie je možné vykonať na všetkých povrchoch. A nie všetky predtým vyvinuté hydrofóbne povrchy zostávajú suché, keď sú ponorené pod vodou na niekoľko minút v určitej hĺbke vody.

„Zistili sme, že fulleritové filmy vykazujú extrémnu vodoodpudivosť bez ohľadu na smer prúdenia vody a dokonca aj pod nepretržitým prúdením vody nad nimi,“ hovorí Chanda. „Aj keď sú niekoľko hodín ponorené do 2 stôp vody, filmy zostanú suché. Dokonca sme zistili, že môžu zachytávať a ukladať plyny pod vodou vo forme plastrónov – čo je forma zachytených bublín.“

Rinku Saran, postdoktorand v Chandovom laboratóriu a hlavný autor štúdie, hovorí, že je z potenciálu nadšený.

„Pretože tieto superhydrofóbne povrchy sú vytvárané veľmi jednoduchým a ľahkým procesom s použitím čistých uhlíkových fullerénov, predpokladáme, že ich možno využiť v mnohých experimentoch a aplikáciách v reálnom živote,“ hovorí Saran.

Zdroj: nano-magazine.com