Ett hydrofobt beläggningsskikt tillhandahåller en självkontrollerad mekanism för vattenbevarande med hjälp av sprickor i nanometerstorlek (nanokrack) som är inställda genom membransvällningsbeteende som svar på yttre fuktighetsförhållanden, som fungerar som nanovalvor. Upphovsman:Chi Hoon Park et al. Natur (2016). DOI:10.1038/nature17634
(Phys.org) - Ett team av forskare med medlemmar från institutioner i Sydkorea och Australien har utvecklat en beläggning för membran som används i bränsleceller och många andra applikationer som gör att den kan fortsätta prestera på en hög nivå även när temperaturen stiger och luftfuktigheten sjunker till nivåer som normalt gör att prestanda drabbas. I deras tidning publicerad i tidningen Natur , laget beskriver deras beläggning, hur det fungerar och de olika materialen som kan förbättras genom dess användning. Jovan Kamcev och Benny Freeman vid University of Texas i Austin har publicerat en artikel i News &Views i samma journalnummer som beskriver teamets arbete och de många sätt som membranbeläggningen har testats framgångsrikt.
Membran är en kritisk del av maskiner som är beroende av jonisk eller storleksseparation-några välkända tillämpningar är vattenfiltreringsinsatser, energiproduktion i bränsleceller och flödesbatterier och genom omvänd elektrodialys. Även om det är användbart, membran har också ett rykte om att vara ganska sköra, resulterar i dyra reparationer, utbyte eller försämrad prestanda. Ett sådant exempel är att de flesta membran måste hållas fuktiga för att fungera korrekt, som kan bli problematisk i vissa miljöer. Vattenfiltrering i en het mellanösternöken, till exempel, lider när temperaturen stiger och luftfuktigheten sjunker. I denna nya insats, forskargruppen rapporterar att de har utvecklat en beläggning för membran som fungerar på samma sätt som stomatala porer i en kaktusväxt - porerna öppnas för att ta upp koldioxid under tider med högre luftfuktighet, till exempel på natten och sedan stänga igen när luftfuktigheten sjunker under värmen på dagen.
Membranbeläggningen görs genom att placera ett tunt lager av fluorrelaterat material som är vattenavvisande över membranet, i en miljö med låg luftfuktighet-under hög luftfuktighet, nanokrack förekommer i materialet, låta vattnet i luften passera genom membranet nedan. Men, när temperaturen stiger och luftfuktigheten sjunker, materialet dras åt, stänga luckorna där sprickorna finns, förhindrar att vattnet i membranet avdunstar. Kamcev och Benny Freeman rapporterar att beläggningen har testats framgångsrikt på en mängd olika applikationer under olika miljöförhållanden, och det hittills, det har visat sig kunna skydda känsliga membran i svåra miljöer, möjliggör användning i ett mycket bredare intervall för applikationer.
Konstverk:Jesse Hawley /CSIRO
© 2016 Phys.org
