Cientistas do Departamento dos EUA de Brookhaven Energia do Laboratório Nacional ter obtido o primeiro vislumbre de bolhas de ar minúsculas que mantêm a água de molhar uma superfície antiaderente super. Informações detalhadas sobre o tamanho ea forma destas bolhas - eo material antiaderente, os cientistas criado por "pock-marcação" um material suave, com cavidades de bilionésimos de um metro apenas - está sendo publicado online hoje na revista Nano Letters.
Nesta imagem, a imagem central é o perfil óptica de uma gota de água colocada no silício "nanopitted", a imagem da direita é uma micrografia eletrônica de varredura da nanocavidades; ea imagem da esquerda é um desenho animado ilustrando a forma nanobubbles 'como inferido a partir x -ray medições.
"Nossos resultados explicar como essas bolhas nanocavidades armadilha minúsculos que fazem com que a superfície extremamente repelente à água", disse Brookhaven físico e autor Antonio Checco. A pesquisa pode levar a uma nova classe de anti-aderente materiais para uma gama de aplicações, incluindo plantas melhorou a eficiência de energia, barcos rápidos, e superfícies que são resistentes à contaminação por germes.
Superfícies non-stick são importantes para muitas áreas da tecnologia, da redução de arraste para agentes anti-gelo. Estas superfícies são normalmente criados por aplicação de revestimentos, tais como teflon, para superfícies lisas. Mas, recentemente - assumir a liderança a partir de observações na natureza, nomeadamente a folha de lótus e algumas variedades de insetos - os cientistas perceberam que um pouco de textura pode ajudar. Ao incorporar características topográficas em superfícies, eles criaram materiais extremamente repelente a água.
"Chamamos isso de efeito" superhydrophobicity '", disse o físico Brookhaven Benjamin Ocko. "Ela ocorre quando as bolhas de ar permanecem presos nas superfícies texturizadas, reduzindo assim drasticamente a área de líquidos em contato com o sólido." Isto obriga a água a bola em gotas de pérolas em forma, que são fracamente ligado à superfície e pode facilmente roll off, mesmo com a menor inclinação.
"Para obter o primeiro vislumbre de nanobubbles sobre uma superfície hidrofóbicas criamos uma matriz regular de mais de um trilhão de nano-cavidades em uma superfície plana de outra forma, e depois revestido com um tensoativo wax-like", disse Charles Black, um físico Centro de Brookhaven para Nanometerials Funcional.
Este revestimento, superfície texturizada em nanoescala foi repelente a água muito mais do que a superfície plana sozinho, sugerindo a existência de nanobubbles. No entanto, devido à nanoescala não é acessível usando microscópios ordinários, pouco se sabe sobre estes nanobubbles.
Para provar inequivocamente que essas bolhas ultra-pequenas estavam presentes, a equipe de Brookhaven realizadas medições de raios-x na Fonte de Luz Síncrotron Nacional. "Ao observar como os raios-x difratados, ou colocado fora da superfície, somos capazes de características da imagem extremamente pequeno e mostrar que as cavidades foram preenchidas principalmente com o ar", disse o físico Brookhaven Elaine DiMasi.
Checco acrescentou: "Nós ficamos surpresos de que a água penetra apenas cerca de 5 a 10 nanômetros para as cavidades - um montante correspondente a apenas 15 a 30 camadas de moléculas de água -. Independente da profundidade das cavidades Isso fornece a primeira evidência direta da morfologia de tais pequenas bolhas. "
Acordo com as observações dos cientistas, as bolhas são apenas cerca de 10 nanômetros de tamanho - cerca de 10 mil vezes menor que a largura de um cabelo humano único. E os resultados da equipe mostram conclusivamente que estas pequenas bolhas têm tops quase plana. Isto está em contraste com a maior, de tamanho micrométrico bolhas, que têm um topo mais arredondado.
"Esta configuração achatada é atraente para uma gama de aplicações, pois é esperado um aumento deslizamento hidrodinâmicos além da superfície nanotextured", disse Checco. "Além disso, o fato de que a água quase não penetra no nano-texturas, mesmo se uma pressão externa é aplicada ao líquido, implica que estes nanobubbles são muito estáveis."
Portanto, em contraste com os materiais com maior, de tamanho micrométrico texturas, as superfícies fabricadas pela equipe Brookhaven podem apresentar mais estável propriedades hidrofóbicas.
"Estes resultados fornecem uma melhor compreensão dos aspectos em nanoescala de superhydropobicity, que deve ajudar a melhorar o design dos futuros hidrofóbicas superfícies non-stick", disse Checco.
Esta pesquisa é financiada pelo escritório da CORÇA da ciência. Tommy Hofmann, um físico Brookhaven ex-Helmholtz Zentrum agora em Berlim, também contribuíram para este trabalho.