• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Håll dig supertorr med Nokias nanoteknik

    Vad händer när en droppe vatten faller på ett lotusblad? Det är inte en filosofisk fråga, men ett naturfenomen som forskare har studerat, och försöker förstå, i hundratals år.

    Vattendroppen faller, studsar, och rullar iväg spårlöst – lämnar bladet rent och vattenavvisande.

    Nu tror forskare vid Nokia Research Center i Cambridge att de kanske kan replikera samma effekt på din telefon, med hjälp av nanoteknik.

    Chris Bower, huvudforskaren vid NRC i Cambridge, summerar det hela:

    "Som många forskare försöker vi kopiera vad naturen har gjort perfekt i tusentals år."

    För att uppnå den vattentäta, och fläckbeständig, egenskaper hos ett lotusblad teamet på NRC är i slutskedet av att designa en superhydrofob beläggning som skulle appliceras på utsidan av en mobiltelefon.

    Om du någonsin har använt en teflon non-stick stekpanna kommer du att känna till vanliga hydrofoba beläggningar som redan finns tillgängliga - men superhydrofoba beläggningar lägger till en nanostruktur för att fånga ett lager av luft över ytan som säkerställer att en droppe vatten aldrig når den .

    Chris Bower producerar två handhållna Nokia labyrintplattor för att visa skillnaden. Först tappar han vatten på en yta som inte har någon beläggning alls:"Vattnet sprider sig, så här, och täcker ytan, ” säger han.

    Sedan får Bower en droppe vatten att falla på labyrinten med den vanliga hydrofoba beläggningen. Som förutspått, vattnet behåller sin form, och du kan guida den – lite osäker – runt labyrinten.

    Att prova labyrinten med den superhydrofoba beläggningen gör en dramatisk skillnad: vattnet faller och nästan studsar upp igen, pärla tätt ihop – och sedan nästan glider över ytan.

    Bower förklarar:"En hydrofob beläggning – som teflon – har en låg ytenergi och en hög kontaktvinkel på 120 grader, vilket gör att vatten bildar diskreta droppar på ytan."

    Han fortsätter med att förklara att superhydrofoba beläggningar har en kontaktvinkel som kan närma sig 180 grader – och vätskan bildar diskreta droppar som bokstavligen studsar från ytan:

    "Skillnaden är den nanostrukturerade beläggningen, fångar luft vid gränssnittet, som ser till att vätskan aldrig vidrör ytan.”

    Att tillverka nanobeläggningen kan göras på en mängd olika sätt:"Det finns mycket tunna nanobeläggningar som i princip bara lägger ut ett lager av molekyler, eller mer konventionella beläggningar av fluorpolymerer eller silikoner som kan vara flera mikrometer tjocka. Det kan deponeras från en lösning, spraybelagd, eller doppbelagd."

    Teamet vid NRC i Cambridge har satt upp en demonstration av en Nokia Lumia 710 som har behandlats med en superhydrofob beläggning gjord i deras labb.

    Vattnet faller på den superhydrofobiska belagda Lumia710, studsar, och rullar av – faller på ett tunt lager grafen under som också har behandlats med en superhydrofob beläggning.

    I det här fallet fungerar grafenskiktet som en sensor som upptäcker vattendroppen och triggar en höghastighetskamera för att spela in slowmotion-filmer så att du kan se droppen studsa från en superhydrofob yta.

    Bower uppskattar att grafen sannolikt kommer att ha en betydande inverkan på mobila enheter:

    "Grafen är den ultimata ytan, den har ingen bulk så den är väldigt känslig. Det är det starkaste kända materialet, det är det hårdaste kända materialet, den har elektrisk prestanda 100 gånger bättre än kisel."

    Grafen används redan i antistatiska beläggningar, och Bower säger att den förmodligen kommer att användas som en direkt ersättning för den transparenta ledaren Indium Tin Oxide i bildskärmar.

    Så vad kan en superhydrofob beläggning på din telefon egentligen göra?

    Bower kan inte garantera att du kan ta din mobila dykning i djupa hav och den kommer att dyka upp oskadd – hålen och linjerna i en mobiltelefon gör det svårt att garantera att den någonsin kan vara helt vattentät.

    Men en superhydrofob beläggning gör det troligt att du kan tappa telefonen i en skål med vatten, eller i en kopp kaffe, och den kommer att överleva.

    "Det kommer att förbättra vattenmotståndet, fingeravtrycksmotstånd och antireflektionsegenskaper hos enheten."

    Även om tekniken redan är på plats för att täcka insidan av en telefon, Bower säger att det är mycket svårare att skapa en beläggning som är stark nog att använda som en extern beläggning:

    "Den största utmaningen är att göra nanostrukturer tillräckligt robusta för att tåla dagligt slitage. Du kan lägga en superhydrofob beläggning inuti en enhet nu eftersom folk inte kan försämra den, det kan inte slås runt i fickan. Att sätta det på utsidan är mycket, mycket tuffare. Men du vill ha det på utsidan eftersom det är där du ser effekterna av att hålla din telefon riktigt ren."

    Teamet på Nokia NRC i Cambridge är "ganska nära", han säger, för att fullända en robust yttre superhydrofob beläggning.

    Superhydrofobi är bara en del av att bygga en ny form av telefoner. På Cambridge NRC arbetar teamet med att använda nanoteknik för att göra telefoner som inte bara överlever att bli nedsänkta i vätskor, men det kan också sträcka sig, böj och böj:

    "Vi skapar en ny typ av interaktivitet, Bower säger, "Ett helt nytt haptiskt språk för hur du använder din telefon."

    Ändå, Bower tillägger, naturen segrar fortfarande. Ingen har ännu skapat en superhydrofob beläggning som kan reparera sig själv, som ett lotusblad. Det är utmaningen som fortfarande ligger framför oss.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com