(PhysOrg.com) - I naturen, texturerade ytor ger vissa växter möjlighet att fånga insekter och pollen, vissa insekter förmågan att gå på vatten, och gecko förmågan att klättra väggar. Att kunna efterlikna dessa funktioner i större skala skulle leda till nya framsteg inom förnybar energi och medicin. I ett papper publicerat i 10 oktober numret av Naturmaterial , ett team av forskare från Penn State, marinforskningslaboratoriet, och Harvard Medical School rapporterar om utvecklingen av en konstruerad tunn film som efterliknar de naturliga förmågorna hos vattendragande insekter att gå på vattenytan, och för fjärilar att kasta vatten från sina vingar.

Även om superhydrofoba självrensande ytor är ett aktivt forskningsområde, denna utveckling markerar ett tekniskt genombrott i förmågan att styra riktningen av flytande transport. Med hjälp av en rad poly (p-xylylene) nanoroder syntetiserade med en nedåt-upp ångfas teknik, forskarna kunde fästa vattendroppar i en riktning med enorma vidhäftningskrafter i proportion till antalet nanoroder och ytspänningen, medan droppar släpps i motsatt riktning.

Skillnaden mellan stift och släppkraft är 80 mikronwton, över tio gånger de värden som rapporterats på andra konstruerade ytor med spärrliknande funktioner, och den första sådan yta som konstruerades på nanoskala. Nyligen, författarna visade också riktad vidhäftning och friktion av dessa ytor, på samma sätt som en gecko kan klättra upp på en vägg ( J. Tillämpad fysik , 2010). Geckos fötter innehåller cirka 4 miljoner hårstrån per kvadratmillimeter, medan nanoroder av polymer kan deponeras med 40 miljoner stavar per kvadratmillimeter.

Nanofilmen som produceras med denna teknik, kallas sned vinkelavsättning, ger en slät yta i mikroskala för transport av små vattendroppar utan pumpar eller optiska vågor och med minimal deformation för självdrivna mikrofluidiska enheter för medicin och för mikromontering.

I arbete sponsrat av U.S. Navy, nanofilmen är tänkt att användas som en beläggning som skulle minska motståndet mot fartygsskrov och fördröja nedsmutsning. Potentiella industriella och energirelaterade användningsområden är som riktningssprutor och vätskedioder, pumpfria digitala fluidiska enheter, ökad effektivitet för termisk kylning för mikrochips, beläggningar för däck, och även i energiproduktion från regndroppar.

Ledningen för Penn State -laget, Melik Demirel, docent i ingenjörsvetenskap och mekanik och motsvarande författare till rapporten, anser att den nuvarande laboratoriebaserade ångfasstekniken, som även om det är relativt enkelt fortfarande kräver ett vakuum, kan ersättas med en flytande fasteknik, vilket skulle göra det möjligt att skala produktionen av deras material till branschstorlek. ”Den stora inverkan av vår metod är att vi för första gången kan skapa en kontrollerad riktningsyta på nanoskala, ”Avslutar Demirel.