Los Científicos en el Ministerio de los E.E.U.U. de Laboratorio Nacional de Brookhaven de la Energía han obtenido la primera ojeada de las burbujas de aire minúsculas que guardan el agua de mojar una superficie antiadherente estupenda. La información Detallada sobre la talla y la dimensión de una variable de estas burbujas - y el material antiadherente los científicos creados por la “hoyo-marca” un material liso con las cavidades que miden simples billionths de un contador - se está publicando hoy en línea en las Cartas Nanas del gorrón.
En este retrato, la imagen central es el perfil óptico de una caída del agua puesta en el silicio “nanopitted”; la imagen correcta es un micrográfo de electrón de la exploración de los nanocavities; y la imagen izquierda es una historieta que ilustra la dimensión de una variable de los nanobubbles según lo deducido de mediciones de la radiografía.
“Nuestros resultados explican cómo estos nanocavities atrapan las burbujas minúsculas que rinden el hidrófugo de la superficie extremadamente,” dijeron el físico y al autor importante Antonio Checco de Brookhaven. La investigación podría llevar a una nueva clase de los materiales antiadherentes para un rango de aplicaciones, incluyendo centrales eléctricas de la mejorar-eficiencia, barcos más rápidos, y las superficies que son resistentes a la contaminación por los gérmenes.
Las superficies Antiadherentes son importantes para muchas áreas de la tecnología, de la reducción de resistencia aerodinámica para los agentes antiescarcha. Estas superficies son creadas generalmente aplicando capas, tales como Teflon, a las superficies lisas. Pero - tomando el terminal de componente de observaciones en naturaleza, notablemente la hoja del loto y algunas variedades de insectos - los científicos han realizado recientemente que un dígito binario de la textura puede ayudar. Incorporando características topográficas en superficies, han creado los materiales extremadamente impermeables.
“Llamamos superhydrophobicity de este efecto “, “” dijo al físico Benjamin Ocko de Brookhaven. “Ocurre cuando las burbujas de aire siguen atrapadas en las superficies texturizadas, de tal modo drástico reduciendo el área del líquido en contacto con el macizo.” Esto fuerza el agua a la bola hacia arriba en las caídas dadas forma perla, que se conectan débil con la superficie y pueden caerse fácilmente, incluso con la pendiente más ligera.
“Para conseguir a la primera ojeada de nanobubbles en una superficie superhydrophobic nos creamos un arsenal regular más que las nano-cavidades un trillón en una superficie de otra manera plana, y después lo recubrimos con un tensioactivador parecido a la cera,” dijo el Negro de Charles, físico en el Centro de Brookhaven para Nanometerials Funcional.
Esto recubierta, superficie texturizada nanoscale era mucho más impermeable que la superficie plana sola, sugiriendo la existencia de nanobubbles. Sin Embargo, porque el nanoscale no es accesible usando los microscopios ordinarios, pequeño se sabe sobre estos nanobubbles.
Para probar inequívoco que estas ultra-pequeñas burbujas estaban presentes, las personas de Brookhaven realizaron mediciones de la radiografía en la Fuente De Luz Del Sincrotrón Nacional. “Mirando cómo las radiografías difractadas, o rebotadas de la superficie, nosotros pueden a las características extremadamente pequeñas de la imagen y muestran que las cavidades fueron llenadas sobre todo de aire,” dijo al físico Elaine DiMasi de Brookhaven.
Checco agregó, “Nosotros fue sorprendido que el agua penetra los solamente cerca de 5 a 10 nanómetros en las cavidades - una cantidad correspondiente a solamente 15 a 30 capas de moléculas de agua - independiente de la profundidad de las cavidades. Esto proporciona las primeras pruebas directas de la morfología de tales pequeñas burbujas.”
Según las observaciones de los científicos, las burbujas son solamente cerca de 10 nanómetros de tamaño - sobre los tiempos de los diez milésimos más pequeños que el ancho de un único cabello humano. Y los resultados de las personas muestran concluyente que estas burbujas minúsculas tienen partes superiores casi planas. Esto está en contraste con burbujas más grandes, micrómetro-clasificadas, que tienen una parte superior redondeada.
“Esta configuración aplanada está apelando para un rango de aplicaciones porque se prevee que aumente pasado hidrodinámico del resbalamiento la superficie nanotextured,” Checco dijo. “Por Otra Parte, el hecho de que el agua penetre apenas en las nano-texturas, incluso si una presión externa se aplica al líquido, implica que estos nanobubbles son muy estables.”
Por Lo Tanto, en contraste con los materiales con texturas más grandes, micrómetro-clasificadas, las superficies fabricadas por las personas de Brookhaven pueden exhibir propiedades superhydrophobic más estables.
“Estas conclusión proporcionan a una mejor comprensión de los aspectos del nanoscale del superhydropobicity, que deben ayudar a mejorar el diseño de las superficies antiadherentes superhydrophobic futuras,” Checco dijeron.
Esta investigación es financiada por la Oficina de la GAMA de la Ciencia. Tommy Hofmann, físico anterior de Brookhaven ahora en Helmholtz Zentrum Berlín, también contribuida a este trabajo.