Les Scientifiques au Ministère De L'énergie des États-Unis le Laboratoire National de Brookhaven Ont obtenu le premier aperçu des bulles d'air minuscules qui maintiennent l'eau de mouiller une surface antiadhésive superbe. Les Informations détaillées au sujet de la taille et de la forme de ces bulles - et le matériau antiadhésif les scientifiques produits par la « cloque-inscription » un matériau doux avec des cavités mesurant de simples milliardièmes d'un compteur - sont publiées aujourd'hui en ligne dans les Lettres de Nano de tourillon.
Dans cette illustration, l'image centrale est le profil optique d'une goutte de l'eau mise sur le silicium « nanopitted » ; la bonne image est un micrographe électronique de lecture des nanocavities ; et l'image gauche est une bande dessinée illustrant la forme des nanobubbles comme impliquée des mesures de rayon X.
« Nos résultats expliquent comment ces nanocavities enferment les bulles minuscules qui rendent le produit hydrofuge de surface extrêmement, » ont dit le physicien et l'auteur important Antonio Checco de Brookhaven. La recherche pourrait mener à une classe neuve des matériaux antiadhésifs pour une gamme d'applications, y compris des centrales de performance améliorée, des bateaux plus rapides, et des surfaces qui sont résistantes à la contamination par des germes.
Les surfaces Antiadhésives sont importantes pour beaucoup de secteurs technologiques, de réduction de traînée pour les agents anti-givrage. Ces surfaces sont habituellement produites en appliquant des couches, telles que le Teflon, aux surfaces lisses. Mais récent - prenant la tête des observations dans la nature, notamment la lame de lotus et quelques variétés d'insectes - les scientifiques se sont rendus compte qu'un bit de texture peut aider. En comportant les caractéristiques techniques topographiques sur des surfaces, elles ont produit les matériaux extrêmement hydrofuges.
« Nous superhydrophobicity appelons cet effet « , « » a dit le physicien Benjamin Ocko de Brookhaven. « Il se produit quand les bulles d'air demeurent enfermés dans les surfaces texturisées, ainsi rigoureusement réduisant la zone du liquide en contact avec le solide. » Ceci force l'eau à la bille dans les gouttes formées par perle, qui sont faible connectées à la surface et peuvent promptement tomber, même avec la pente la plus mince.
« Pour nous obtenir au premier aperçu des nanobubbles sur une surface superhydrophobic avons produit un alignement régulier de plus que les nano-cavités un trillion sur autrement une surface plane, et l'avons alors enduit d'un surfactant ressemblant à de la cire, » a dit le Noir de Charles, un physicien au Centre de Brookhaven pour Nanometerials Fonctionnel.
Ce vêtu, surface texturisée par nanoscale était beaucoup plus hydrofuge que la surface plane seule, suggérant l'existence des nanobubbles. Cependant, parce que le nanoscale n'est pas accessible utilisant les microscopes normaux, petit est connu au sujet de ces nanobubbles.
Pour montrer sans ambiguïté que ces bulles d'ultra-petit étaient présentes, l'équipe de Brookhaven a effectué des mesures de rayon X à la Source Lumineuse De Synchrotron National. « En observant comment les rayons X diffractés, ou rebondis hors de la surface, nous peuvent aux caractéristiques techniques extrêmement petites d'image et prouvent que les cavités ont été en grande partie remplies de l'air, » a dit le physicien Elaine DiMasi de Brookhaven.
Checco a ajouté, « Nous ont été étonnés que l'eau pénètre seulement des environ 5 à 10 nanomètres dans les cavités - un montant correspondant seulement aux 15 à 30 couches de molécules d'eau - indépendant de la profondeur des cavités. Ceci fournit la première preuve directe de la morphologie de telles petites bulles. »
Selon les observations des scientifiques, les bulles sont seulement environ 10 nanomètres dans la taille - au sujet des temps de dix-millièmes plus petits que la largeur des cheveux uniques. Et les résultats de l'équipe prouvent d'une manière concluante que ces bulles minuscules ont presque des surfaces planes. Ce contraste avec de plus grandes, de taille d'un micromètre bulles, qui ont un haut plus arrondi.
« Cette configuration aplatie lance un appel pour une gamme d'applications parce qu'on s'attend à ce qu'augmente le passé hydrodynamique de patinage la surface nanotextured, » Checco a dit. « D'ailleurs, le fait que l'eau pénètre à peine dans les nano-textures, même si une pression externe est appliquée au liquide, implique que ces nanobubbles sont très stables. »
Par Conséquent, contrairement aux matériaux avec de plus grandes, de taille d'un micromètre textures, les surfaces fabriquées par l'équipe de Brookhaven peuvent présenter des propriétés superhydrophobic plus stables.
« Ces découvertes fournissent une meilleure compréhension des aspects de nanoscale du superhydropobicity, qui devraient aider à améliorer le design de futures surfaces antiadhésives superhydrophobic, » Checco ont dit.
Cette recherche est financée par le Bureau de DAINE de la Science. Tommy Hofmann, un ancien physicien de Brookhaven maintenant chez Helmholtz Zentrum Berlin, également contribué à ce travail.