Novi materijal ostaje suh mjesecima pod vodom
- Objavljeno u Znanost
Istraživači Škole inženjerstva na Harvardu, razvili su novu superhidrofobnu površinu inspirirani paukom vrste Argyroneta aquatica koji živi cijeli život pod vodom, unatoč tome što ima pluća koja mogu udisati samo atmosferski kisik. Taj pauk ima milijune grubih, vodoodbojnih dlačica koje zadržavaju zrak oko njegovog tijela, stvarajući rezervoar kisika i djelujući kao barijera između paukovih pluća i vode.
Ovaj tanki sloj zraka naziva se plastron i desetljećima su znanstvenici za materijale pokušavali iskoristiti njegove zaštitne učinke. To bi moglo dovesti do podvodnih superhidrofobnih površina koje mogu spriječiti koroziju, rast bakterija, prianjanje morskih organizama, kemijsko onečišćenje i druge štetne učinke tekućine na površine. Ali plastroni su se pokazali vrlo nestabilnima pod vodom, održavajući površine suhima samo nekoliko sati u laboratoriju.
Sada je tim istraživača s Harvarda, sveučilišta Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg u Njemačkoj i Sveučilišta Aalto u Finskoj razvio superhidrofobnu površinu sa stabilnim plastronom koja može ostati suha mjesecima pod vodom.
"Istraživanje bioinspiriranih materijala iznimno je uzbudljivo područje koje nastavlja donositi u područje umjetnih materijala elegantna rješenja nastala u prirodi, koja nam omogućuju uvođenje novih materijala sa svojstvima dosad neviđenim", rekla je Joanna Aizenberg, jedna od voditeljica studije.
Istraživači su znali da je vlaženje osjetljivo na svojstva površine na molekularnoj razini i da na njega snažno utječe topografija površine. Iz tog su razloga stvorili aerofilnu površinu legure titana, onu koja privlači i izbacuje mjehuriće zraka ili plina i proizveli hrapavost koristeći elektrokemijsku oksidaciju za stvaranje oksidnog sloja i istovremeno kemijsko otapanje formiranog oksida.
Kako bi testirali stabilnost površine, istraživači su je savijali, uvijali, pjeskarili toplom i hladnom vodom i brusili pijeskom i čelikom. Preživjela je više od 208 dana neprekidnog potapanja u vodu (u vrijeme objave studije plastron je još uvijek bio potopljen i nije pokazivao znakove propadanja), te stotine uranjanja u Petrijevu zdjelicu punu krvi. Površina je uspjela uvelike smanjiti rast bakterije E. coli i školjki te je spriječila u potpunosti prianjanje dagnji, kao što možete vidjeti u ovom videu.
Istraživači kažu da površina ima višestruku primjenu. Može se koristiti na biomedicinskim uređajima za smanjenje infekcije nakon operacije ili za sprječavanje korozije u podvodnim cjevovodima i senzorima. Također se može koristiti s drugim bioinspiriranim materijalom koji je razvio SEAS tim prije više od 10 godina, poznatim kao tehnologija poroznih površina prožetih skliskom tekućinom ili SLIPS.
Studiju objavljenu u časopisu Nature Materials možete pronaći na ovoj poveznici.