REKLAMA

Newsletter

Dołącz do newslettera:
Zaznacz, jakie informacje Cię interesują:

Wyrażam zgodę na przetwarzanie moich danych osobowych przez wydawcę serwisu rynekfarb.pl w celu realizacji usługi „Newsletter rynekfarb.pl". Zapoznałem/zapoznałam się z pouczeniem dotyczącym prawa dostępu do treści moich danych i możliwości ich poprawiania. Jestem świadom/świadoma, iż moja zgoda może być odwołana w każdym czasie, co skutkować będzie usunięciem mojego adresu e-mail z listy dystrybucyjnej usługi.

Potwierdzam zaznajomienie się z Instrukcją dla subskrybentów oraz z Polityką prywatności.

Kliknij i zapisz się bezpłatnie do naszego newslettera ›

Efekt motyla – kolejne powłoki inspirowane naturą

W poszukiwaniu sposobów na uzyskanie powierzchni o zmniejszonym oporze i odpornych na zabrudzenia naukowcy coraz częściej sięgają po pomysły wypracowane przez naturę. Były już powłoki superhydrofobowe na wzór liścia lotosu, powierzchnie o niskim oporze inspirowane skórą rekina... Badacze z Ohio State University za wzór powłoki odpornej na zabrudzenia stawiają natomiast skrzydła południowoamerykańskiego motyla.

Dlaczego zmniejszony opór i odporność na zabrudzenia są tak istotne? Wyobraźmy sobie rurę, której wnętrze pokryte zostało gładkim, hydrofobowym materiałem o minimalnej oporności. Jeśli przepuścimy przez nią jakikolwiek płyn, będzie on oczywiście płynął dużo szybciej niż rurą z szorstkiego, „czepliwego” materiału. Powierzchnie tego typu są więc szczególnie przydatne przy budowie rurociągów, ale również w medycynie, gdzie ciecze transportowane są nieraz wąziutkimi kapilarami, które bardzo łatwo się zatykają. Niezależnie od tego, czy transportujemy miliony litrów oleju ogromnym rurociągiem, czy kilka kropel krwi wąską rurką, powłoki o mniejszym oporze mogą bardzo pomóc.

Najnowsze badania naukowców wykazały, że lepiej nawet niż supergładkie powierzchnie sprawdzają się pod tym względem powłoki wyposażone w nanometryczne wypustki, łuski lub płytki. Skóra rekina, liście ryżu, łuski ryb – to tylko niektóre przykłady na to, jak doskonale natura potrafi zapobiegać zabrudzeniom i zapewniać sprawne poruszanie się w wodzie lub powietrzu przy pomocy nanostruktury.

Motyl, który szczególnie zainteresował profesora Bharata Bhushana z Ohio State University i jego doktoranta, Gregory’ego Bixlera, to Morpho didius – południowoamerykański gigant znany przede wszystkim ze swojego niezwykłego, intensywnie błękitnego koloru skrzydeł. Są one nie tylko piękne, ale i niesamowicie lekkie, dlatego najmniejsze zabrudzenie czy nagromadzona wilgoć mogłyby poważnie utrudnić lot motyla. Jak wykazały zdjęcia z mikroskopu elektronowego, natura poradziła sobie z tym problemem przy pomocy maleńkich, zachodzących na siebie płytek przypominających dachówki na dachu. Układają się one od ciała motyla ku brzegom skrzydeł, dzięki czemu woda wraz z zabrudzeniami spływa po nich analogicznie jak deszcz po dachu (zobacz na poniższych zdjęciach widok skrzydeł motyla Morpho didius w powiększeniach).

Jeszcze bardziej zaskakująco wygląda pod mikroskopem powierzchnia liścia ryżu – pokryta milionami maleńkich rowków, w obrębie których rozsiane są jeszcze mniejsze guzki. Tym skomplikowanym systemem kanalików woda spływa ku łodyżce, po której krople toczą się ku ziemi. Dodatkowo pomaga w tym warstewka wosku pokrywająca liść.

Aby zbadać i porównać właściwości tych nanostrukturalnych powierzchni (skrzydła motyla, skóry rekina, łusek ryby i liścia ryżu), naukowcy wykonali ich odlewy i poddali testom. Próbką odniesienia była idealnie gładka powłoka. Badane powierzchnie pokryto dodatkowo specjalną powłoką z dodatkiem nanocząstek, która miała imitować wosk na liściach ryżu oraz naturalny śluz na skórze rekina czy łuskach ryby.

Pierwszy test polegał na przepuszczeniu wody przez wąskie rurki pokryte od wewnątrz badanymi powłokami. Wielkością mierzoną był spadek ciśnienia wody w środku rurki – im większy, tym szybszy był przepływ. Zgodnie z tym najlepiej wypadła skóra rekina – spadek ciśnienia w stosunku do gładkiej powierzchni wyniósł aż 29%. Na drugim miejscu uplasował się liść ryżu (26%), zaś na trzecim – skrzydło motyla (15%).

W drugiej części testu badano właściwą odporność na zabrudzenia. Badane powierzchnie pokryto sproszkowanym węglikiem, który imitował naturalne pyły i kurz, a następnie spłukiwano wodą ze strzykawki pod kątem 45° przez dwie minuty. Przy pomocy odpowiedniego oprogramowania zliczono ilość cząstek węglika na powierzchni przed i po spłukaniu. Najczystsza okazała się skóra rekina – aż 98% zanieczyszczeń zostało usuniętych. W przypadku liścia ryżu było to 95%, zaś skrzydła motyla – 85%. Dla porównania – z gładkiej powierzchni udało się spłukać 70% węglika.

Jak widać, wszystkie inspirowane naturą powierzchnie mogą być wysoce użyteczne w przemyśle, jeśli tylko uda się opracować niedrogą i wygodną technologię ich wytwarzania na większą skalę. Powłoki na wzór skrzydeł Morpho didius zdaniem Bhushana to doskonały materiał na narzędzia medyczne, ponieważ niebrudzące się powierzchnie są zarazem odporne na rozwój bakterii.

Źródło: Ohio State University. Zdjęcia: Jo McCulty.

Czytaj również

Oceń artykuł:
Oceń pozytywnieOceń negatywnie
100%
0%
Ocen: 2
Loading...Loading...
Napisz do redakcji
Podziel się

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

 REKLAMA