Kemiingenjörer vid University of California, Berkeley, har upptäckt ett nytt sätt att mönstra fasta ytor för att kontrollera hur vatten interagerar med dem. Tekniken kan leda till nya material för vattenrening, avsaltning och andra tillämpningar.

Forskarna, ledda av professor Nitin Padture, använde en teknik som kallas "block copolymer self-assembly" för att skapa mönster av hydrofila (vattenattraherande) och hydrofoba (vattenavvisande) regioner på en fast yta. Genom att kontrollera storleken och avståndet mellan dessa regioner kunde de ställa in hur vattendroppar betedde sig på ytan.

Forskarna fann till exempel att de kunde skapa ytor som fick vattendroppar att breda ut sig och bilda en tunn hinna, eller som fick dem att pärla ihop sig och rulla av. De fann också att de kunde kontrollera vattenflödets riktning på ytan genom att skapa mönster av hydrofila och hydrofoba ränder.

Forskarna tror att deras teknik skulle kunna användas för att skapa en mängd nya material med skräddarsydda vattenavvisande egenskaper. Dessa material kan användas för en mängd olika applikationer, såsom vattenrening, avsaltning och olje-vattenseparation.

Vattenrening

En potentiell tillämpning för forskarnas teknik är vattenrening. Genom att skapa ytor som drar till sig vatten är det möjligt att ta bort föroreningar från vatten. Till exempel fann forskarna att de kunde ta bort salt från vatten genom att använda en yta som var mönstrad med hydrofila och hydrofoba ränder. Vattendropparna skulle flyta längs de hydrofila ränderna, medan saltjonerna skulle stötas bort av de hydrofoba ränderna. Denna process kan användas för att rena vatten för dricksvatten, bevattning eller industriell användning.

Avsaltning

En annan potentiell tillämpning för forskarnas teknik är avsaltning. Avsaltning är processen att ta bort salt från havsvatten för att producera färskvatten. Genom att skapa ytor som stöter bort vatten är det möjligt att separera saltvatten till rent vatten och koncentrerad saltlake. Forskarna fann att de kunde skapa ytor som var så hydrofoba att de till och med kunde stöta bort saltvattendroppar. Denna process kan användas för att avsalta havsvatten för dricksvatten, bevattning eller industriell användning.

Separering av olja och vatten

Forskarnas teknik skulle också kunna användas för att separera olja och vatten. Olja och vatten är oblandbara vätskor, vilket betyder att de inte blandas. Det kan dock vara svårt att separera olja och vatten om de blandas ihop. Genom att skapa ytor som drar till sig vatten och stöter bort olja är det möjligt att separera de två vätskorna. Forskarna fann att de kunde skapa ytor som var så hydrofoba att de till och med kunde stöta bort oljedroppar. Denna process skulle kunna användas för att separera olja från vatten i industriella processer, såsom oljeraffinering och borrning.

Forskarnas teknik är ett lovande nytt sätt att kontrollera vattnets interaktion med fasta ytor. Denna teknik kan leda till nya material för vattenrening, avsaltning, olje-vattenseparering och andra tillämpningar.