Gli scienziati del US Department of Energy Brookhaven National Laboratory hanno ottenuto il primo assaggio di minuscole bolle d'aria che impedisce all'acqua di bagnare un super superficie antiaderente. Informazioni dettagliate sulla dimensione e la forma di queste bolle - e il materiale antiaderente gli scienziati hanno creato da "butterata marcatura" un materiale liscio con cavità misura miliardesimi di metro semplice - è stato pubblicato on line oggi nella rivista Nano Letters.
In questo quadro, l'immagine centrale è il profilo ottico di una goccia d'acqua immessi sul silicio "nanopitted", l'immagine a destra è un microscopio elettronico a scansione delle nanocavità, e l'immagine a sinistra è un cartone animato che illustra la forma nanobolle 'come si evince da x -ray misurazioni.
"I nostri risultati spiegare come questi trappola nanocavità bollicine che rendono la superficie estremamente idrorepellente," ha detto il fisico Brookhaven e l'autore Antonio Checco. La ricerca potrebbe portare a una nuova classe di materiali antiaderenti per una gamma di applicazioni, tra cui una migliore efficienza centrali elettriche, veloci imbarcazioni, e le superfici che sono resistenti alla contaminazione da germi.
Antiaderente superfici sono importanti per molti settori della tecnologia, dalla riduzione della resistenza anti-icing agenti. Queste superfici sono generalmente creati per applicazione di rivestimenti, come il teflon, per superfici lisce. Ma di recente - assumendo un ruolo guida da osservazioni in natura, in particolare la foglia di loto e alcune varietà di insetti - gli scienziati hanno capito che un po 'di texture può aiutare. Incorporando le caratteristiche topografiche sulle superfici, che hanno creato materiali estremamente repellente all'acqua.
"Noi chiamiamo questo effetto 'superhydrophobicity'", ha detto Brookhaven fisico Benjamin Ocko. "Essa si verifica quando bolle d'aria restano intrappolate nel superfici strutturate, riducendo così drasticamente l'area di liquido a contatto con il solido." Questo costringe l'acqua a palla in gocce a forma di perla, che sono debolmente collegate alla superficie e può facilmente roll off, anche con la minima inclinazione.
"Per ottenere il primo assaggio di nanobolle su una superficie superhydrophobic abbiamo creato una serie regolare di oltre un trilione di nano-cavità su una superficie altrimenti piatta, e poi rivestito con una cera come tensioattivo", ha detto Charles Black, un fisico Centro di Brookhaven per Nanometerials funzionale.
Questo rivestimento, di superficie su scala nanometrica è stata strutturata idrorepellente molto di più della sola superficie piana, suggerendo l'esistenza di nanobolle. Tuttavia, poiché la scala nanometrica non è accessibile utilizzando microscopi ordinari, poco si sa su questi nanobolle.
Per dimostrare in modo inequivocabile che questi ultra-piccole bolle erano presenti, il team di Brookhaven effettuato radiografia misure alla fonte nazionale di Luce di Sincrotrone. "Osservando come i raggi X diffratti, o rimbalzare sulla superficie, siamo in grado di caratteristiche dell'immagine estremamente piccoli e dimostrare che le cavità erano per lo più piene di aria", ha detto Brookhaven fisico Elaine DiMasi.
Checco ha aggiunto: "Siamo rimasti sorpresi che l'acqua penetra solo da 5 a 10 nanometri nelle cavità - un importo corrispondente a soli 15 a 30 strati di molecole d'acqua -. Indipendentemente dalla profondità delle cavità Ciò fornisce la prima evidenza diretta della morfologia di tali bolle di piccole dimensioni. "
Secondo le osservazioni degli scienziati ', le bolle sono solo circa 10 nanometri - circa diecimila volte inferiore alla larghezza di un capello umano. Ed i risultati della squadra definitivamente dimostrare che queste bollicine sono cime quasi piatta. Questo è in contrasto alle grandi, di dimensioni micrometriche bolle, che hanno una parte superiore più arrotondata.
"Questa configurazione appiattita lanciato un appello per una vasta gamma di applicazioni, perché è previsto un aumento slittamento idrodinamico oltre la superficie nanotextured", ha detto Checco. "Inoltre, il fatto che l'acqua penetra a malapena in nano-strutture, anche se una pressione esterna è applicata al liquido, implica che questi nanobolle sono molto stabili."
Pertanto, contrariamente ai materiali con i più grandi, di dimensioni micrometriche textures, le superfici realizzate dal team di Brookhaven possono esibire proprietà superhydrophobic più stabile.
"Questi risultati forniscono una migliore comprensione degli aspetti su scala nanometrica di superhydropobicity, che dovrebbe contribuire a migliorare la progettazione dei futuri superhydrophobic antiaderente superfici", ha detto Checco.