Ett team av kemiforskare från University of Sydney Nano Institute har utvecklat nanostrukturerade ytbeläggningar som har antifouling-egenskaper utan att använda några giftiga komponenter.

Biofouling - uppbyggnaden av skadligt biologiskt material - är en enorm ekonomisk fråga, kostar vattenbruket och sjöfartsindustrin miljarder dollar om året i underhåll och extra bränsleförbrukning. Det uppskattas att det ökade luftmotståndet på fartygsskrov på grund av biofouling kostar sjöfartsindustrin i Australien 320 miljoner dollar per år per år.

Sedan förbudet mot det giftiga antifoulingmedlet tributyltenn, behovet av nya giftfria metoder för att stoppa marin bioförorening har varit trängande.

Ledare för forskargruppen, Docent Chiara Neto, sa:"Vi är angelägna om att förstå hur dessa ytor fungerar och även tänja på gränserna för deras tillämpning, speciellt för energieffektivitet. Halka beläggningar förväntas minska mot drag, vilket innebär att föremål, såsom fartyg, kan röra sig genom vatten med mycket mindre energi som krävs. "

De nya materialen testades kopplade till hajnät i Sydneys Watson Bay, visar att nanomaterialen var effektiva för att motstå biopåväxt i en marin miljö.

Forskningen har publicerats i ACS tillämpade material och gränssnitt .

Den nya beläggningen använder "nanowrinkles" inspirerad av den köttätande Nepenthes-kannan. Växten fångar ett lager vatten på de små strukturerna runt kanten på dess öppning. Detta skapar ett halt lager som gör att insekter hamnar i vattenplan på ytan, innan de glider in i kannan där de smälts.

Nanostrukturer använder material konstruerade i en skala av miljarddels meter - 100, 000 gånger mindre än bredden på ett människohår. Docent Netos grupp vid Sydney Nano utvecklar nanoskala material för framtida utveckling inom industrin.

Biofouling kan förekomma på alla ytor som är våta under lång tid, till exempel vattenbruksnät, marina sensorer och kameror, och fartygsskrov. Den hala ytan som utvecklats av Neto-gruppen stoppar den initiala vidhäftningen av bakterier, hämmar bildandet av en biofilm från vilken större marina påväxtorganismer kan växa.

Det tvärvetenskapliga teamet vid University of Sydney inkluderade biofouling-experten professor Truis Smith-Palmer från St Francis Xavier University i Nova Scotia, Kanada, som var på sabbatsbesök i Neto-gruppen i ett år, delvis finansierat av Naturvetenskapliga fakultetsprogrammet för besökande kvinnor.

I labbet, de hala ytorna motstod nästan all nedsmutsning från en vanlig art av marina bakterier, medan kontrollteflonprover utan smörjskikt var helt nedsmutsade. Teamet var inte nöjda med att testa ytorna under mycket kontrollerade labbförhållanden med bara en typ av bakterier och testade också ytorna i havet, med hjälp av marinbiolog professor Ross Coleman.

Testytor fästes på simnät vid Watsons Bay -baden i Sydney Harbour under en period av sju veckor. I den mycket hårdare marina miljön, de hala ytorna var fortfarande mycket effektiva för att motstå nedsmutsning.

Antifouling-beläggningarna är formbara och transparenta, vilket gör deras applikation idealisk för undervattenskameror och sensorer.