Das ist die wasserabweisendste Oberfläche, die je von Forschern geschaffen wurde!
Forschern ist es gelungen, superwasserabweisende Oberflächen zu schaffen - ein Durchbruch, der neue Anwendungsmöglichkeiten in der Hydraulik eröffnen könnte.
Wissenschaftlern ist es gelungen, eine superwasserabweisende Oberfläche zu schaffen - ein Durchbruch, der potenzielle neue Anwendungen in den Bereichen Hydraulik, Optik, Automobil und Schifffahrt bieten könnte.
Die in der Fachzeitschrift Nature Chemistry veröffentlichte Studie stellt das derzeitige Verständnis der Wechselwirkung zwischen festen Oberflächen und Wasser infrage. Die Studie beschreibt, wie ein besseres Verständnis der molekularen Dynamik von Wassertröpfchen auf Oberflächen Informationen zur Verbesserung verschiedener Technologien liefern kann.
Im Rahmen der Studie stellten die Forscher eine neue Art von wasserabweisender Oberfläche vor, die als "flüssigkeitsähnliche Oberfläche" bezeichnet wird. Diese Oberflächen bestehen aus einer einzigartigen Struktur von Molekularschichten, die sehr beweglich sind und eine starke chemische Bindung aufweisen. Dadurch entsteht eine schmiermittelähnliche Schicht zwischen den Wassertröpfchen und der festen Oberfläche.
Wie Wasser auf dem Gefieder einer Ente
Ein Team, das diese Forschung leitete, verwendete einen speziell entwickelten Reaktor, um eine flüssigkeitsähnliche Schicht aus selbstorganisierten Monoschichten (SAMs) auf einer Siliziumoberfläche zu erzeugen.
"Unsere Arbeit ist das erste Mal, dass jemand direkt auf die Nano-Ebene gegangen ist, um molekular heterogene Oberflächen zu schaffen", erklärt der Hauptautor der Studie, Sakari Lepikko.
Durch die Kontrolle von Parametern wie Temperatur und Wassergehalt im Reaktor konnten die Wissenschaftler laut Lepikko die Bedeckung der Siliziumoberfläche durch die SAM-Schicht genau steuern.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Oberfläche rutschiger war, wenn die SAM-Bedeckung gering war, was Situationen entspricht, in denen die Oberfläche in ihrer Zusammensetzung einheitlicher war.
Aalto University researchers have developed the world's most water-repellent surface, poised to revolutionize industries. Using "liquid-like surfaces" and self-assembled monolayers, they challenge our understanding of water-solid interactions.https://t.co/x5YHHhB9Gc
— Interesting Engineering (@IntEngineering) October 27, 2023
Überraschenderweise führte selbst die geringe Bedeckung der SAMs zu einer hohen Gleitfähigkeit, was die herkömmliche Annahme widerlegt, dass ein Wasserfilm auf einer Oberfläche die Reibung erhöhen würde. Die Forschung ergab, dass das Wasser bei geringer Bedeckung frei zwischen den SAM-Molekülen fließt und so von der Oberfläche abrutscht.
Wenn die SAM-Bedeckung hoch ist, bleibt das Wasser auf der SAM-Schicht und kann noch leicht gleiten. Erst im Zwischenzustand haftet das Wasser an den SAMs und bleibt an der Oberfläche haften.
Die rutschigste Oberfläche der Welt
Die neue Technik hat einen beeindruckenden Meilenstein erreicht, indem sie die gleitfähigste flüssige Oberfläche der Welt geschaffen hat - ein Durchbruch, der überall dort, wo wasserabweisende Oberflächen benötigt werden, breite Anwendung finden dürfte.
Mögliche Anwendungen sind Wärmeübertragung in Rohren, Enteisung, Antibeschlag, Mikrofluidik und die Entwicklung von selbstreinigenden Oberflächen.
"Unser kontraintuitiver Mechanismus ist ein neuer Weg, um die Mobilität von Tröpfchen dort zu erhöhen, wo sie gebraucht werden", fügte Lepikko hinzu.
Obwohl SAM-Beschichtungen extrem dünn sind und sich bei physischem Kontakt leicht auflösen können, wird davon ausgegangen, dass die aus dieser Arbeit gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse in Zukunft für die Entwicklung haltbarerer und praktischerer Anwendungen genutzt werden können.