Oxider av sällsynta jordartsmetaller (röd/orange) reagerar med gasformiga organiska föreningar från den omgivande luften och bildar karbonater och hydroxider (grå/vita). Genom denna reaktion, ytan utvecklar vattenavvisande egenskaper. Kredit:University of Basel, Institutionen för fysik
Ytor som har belagts med sällsynta jordartsmetalloxider utvecklar vattenavvisande egenskaper först efter kontakt med luft. Även vid rumstemperatur, kemiska reaktioner börjar med kolväten i luften. I journalen Vetenskapliga rapporter , forskare från universitetet i Basel, Swiss Nanoscience Institute och Paul Scherrer Institute rapporterar att det är dessa reaktioner som är ansvariga för den hydrofoba effekten.
Sällsynta jordartsmetaller är metaller som finns i sällsynta jordartsmetaller. De används idag i, bland annat, katalysatorer och batterier för bilar, vid tillverkning av skärmar och lampor, och som kontrastmedel vid magnetisk resonanstomografi. Deras breda användningsområde gör att det finns en stor efterfrågan på sällsynta jordartsmetaller, och denna efterfrågan ökar ständigt.
Ytterligare användningsområden för sällsynta jordartsmetaller öppnades efter att amerikanska forskare rapporterade 2013 att ytor som har belagts med sällsynta jordartsmetaller blir vattenavvisande.
Forskare från universitetet i Basel, Swiss Nanoscience Institute och Paul Scherrer Institute har nu arbetat med företaget Glas Trösch för att undersöka dessa hydrofoba egenskaper närmare.
Vattenavstötning utvecklas först efter kemiska reaktioner
Forskarna belade glasbitar med sällsynta jordartsmetalloxider, nitrider och fluorider och analyserade hur väl de kunde vätas med vatten.
De kunde inte detektera några hydrofoba egenskaper när beläggningen var nyavsatt. Det var bara kemiska reaktioner med gasformiga kolväten som finns i den omgivande luften som ökade ytornas grovhet och minskade vätning av vatten.
De gasformiga organiska föreningarna från den omgivande luften adsorberas först av ytan och reagerar sedan med oxiderna för att bilda karbonater och hydroxider tills ytan är helt täckt med dessa föreningar. Denna process äger rum även vid rumstemperatur.
"Vi blev förvånade över att den hydrofoba effekten orsakades av ytans åldrande, säger professor Ernst Meyer, från Institutionen för fysik vid universitetet i Basel, kommentera resultaten av projektet som stöds av kommissionen för teknik och innovation (CTI). Dessa slutsatser är mycket avslöjande ur vetenskaplig synvinkel eftersom katalytiska processer också ofta äger rum vid rumstemperatur, vilket gör det viktigt att förstå ytans fysiska egenskaper.
Det undersökta materialet är, dock, olämplig för industriell produktion av vattenavvisande glasytor, eftersom glaset kräver en sofistikerad lagringsprocess innan det visar de önskade hydrofoba egenskaperna.
