• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Ett vattenavvisande nanomaterial inspirerat av naturen

    Kredit:CC0 Public Domain

    Ett team av forskare vid University of Central Florida har skapat ett nytt nanomaterial som stöter bort vatten och kan hålla sig torrt även när det är nedsänkt under vattnet.

    Upptäckten kan öppna dörren till utvecklingen av mer effektiva vattenavvisande ytor, bränsleceller och elektroniska sensorer för att upptäcka gifter. Arbetet finns dokumenterat i omslagsberättelsen till denna månad Avancerade material tidning.

    Debashis Chanda, en professor vid UCF:s NanoScience Technology Center, ledde teamet som skapade dessa nya superhydrofoba filmer och beläggning av nanomaterial. Han inspirerades av naturen och evolutionen av vissa växter och biologiska arter

    "Att vara vattenavvisande eller hydrofobicitet är naturens verktyg för att skydda och självrengöra växter och djur mot patogener som svampar, algtillväxt och smutsansamling, " säger Chanda. "Vi tog våra ledtrådar från strukturen av ett lotusblad och syntetiserade nanostrukturerade material baserade på molekylära kristaller av fullerener."

    Fullerener (C 60 och C 70 ) byggs genom att bunta kolmolekyler – universums grundläggande byggsten. Kol finns i olika former. Under speciella omständigheter kan 60 eller 70 sådana kolmolekyler bindas samman för att bilda en burliknande sluten struktur, kallas fullerener. Dessa burar kan staplas på varandra för att bilda höga kristaller som kallas fulleriter.

    Genom att placera en droppe av en gel skapad av fulleriter på vilken yta som helst, ett supervattenavvisande tillstånd utlöses, säger Chanda. Gelens unika burliknande struktur stör inte det ursprungliga materialet som behandlas, vilket innebär att de bevarar sina unika funktionella egenskaper. Det betyder att den nya superytan potentiellt kan användas för att klyva vatten, bakteriell desinfektion, vätegenerering eller elektrokatalys – som alla kan genereras i flytande miljöer.

    "Till exempel, den nya gelén gör splittande elektrokatalys lättare, vilket kan leda till effektivare bränsleceller, " säger Chanda. "Samma gel kan leda till bättre elektronacceptorer, som är nyckeln till att utveckla mycket känsliga detektorer och sensorer för giftiga gaser. Det finns mycket potential. Det är ganska spännande."

    Majoriteten av tidigare rapporterade hydrofoba ytor har uppnåtts genom att designa mikroskopiska mönster som involverar komplex litografi eller etsningsprocesser som inte kan utföras på alla ytor. Och inte alla hydrofoba ytor som tidigare utvecklats förblir torra när de sänks under vatten i mer än några minuter på ett visst vattendjup.

    "Vi fann att fulleritfilmer uppvisar extrem vattenavstötning oavsett vattenflödets riktning och även under kontinuerligt flöde av vatten över dem, " säger Chanda. "Även när de är nedsänkta i 2 fot vatten i flera timmar, filmerna förblir torra. Vi fann till och med att de kan fånga och lagra gaser under vattnet i form av plastroner - en form av fångade bubblor som efterliknar den mirakulösa alkaliflugan i Kaliforniens Mono Lake."

    Rinku Saran, en postdoktor i Chandas labb, och huvudförfattaren till studien säger att han är exalterad över potentialen.

    "Eftersom dessa superhydrofoba ytor är skapade i en mycket enkel och enkel process med rena kolfullerener antar vi att de kan utnyttjas i många experiment och verkliga tillämpningar, säger Saran.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com