ساخت شیشه های خود تمیز شونده با الگو برداری از برگ نیلوفر آبی

[fr.chemi3t]

جهت مشاهده ی تصویر در ابعاد واقعی 600x399 پیکسل اینجا کلیک کنید.

ایده طراحی این نوع شیشه ها ازبرگنیلوفرآبی گرفته شده است.

نیلوفرآبی (یا لوتوس) نوعی گیاه آبزی است که در آب گل آلود می روید. اگر به تالاب انزلی سفر کرده باشید، برگ های این گیاه را بر فراز آب گل آلود تالاب دیده اید. برگ های نیلوفرآبی معمولا عاری از هرگونه آلودگی هستند و اگر هم آلودگی بر روی سطح این برگها بنشیند، بابارش باران سریع تمیز شده و از پاکیزگی می درخشند. ازاین رو گفته می شود که برگ های نیلوفرآبیخودتمیزشوندههستند.

دانشمندان مدت های طولانی بررسی کردند تا توانستند راز پاکیزگی برگ های این گیاه را پیدا کنند. آزمایش های آنها نشان می داد که سطح برگنیلوفرآبی، یک سطح بسیار آب گریز است. این مسئله باعث می شود که نیروی چسبندگی سطحی بین آب و آلودگی بیشتر از نیروی چسبندگی سطحی میان آلودگی و سطح باشد.

از این رو هنگامی که یک قطره آب بر روی سطح برگ می غلتد، آلودگی را همراه خود حمل کرده و از سطح دور می کند . شاید اکنون این سوال برایتان به وجود آمده باشد که چرا سطح برگنیلوفرآبی تا این حد آب گریز است و این مسئله چه ارتباطی به فناوری نانو دارد؟

برای یافتن پاسخ این سوال باید نگاه دقیقی به سطح برگنیلوفر داشته باشیم. راستش لازم است که بتوانیم تا اندازه چند نانومتر سطح برگ را به خوبی ببینیم. دانشمندان موفق شده اند با کمک میکروسکوپ های الکترونی این کار را انجام دهند و نتیجه مشاهداتخود را در شکل به ما نشان داده اند. آنها دریافته اند که سطح برگنیلوفر پوشیده از برآمدگی های میکرومتری است.

این برآمدگی ها سطح تماس قطره آب بابرگ را کاهش می دهند و در نتیجه قطره نمی تواند به راحتی بر روی سطح پخش شود. برای اینکه این موضوع را بهتر متوجه شویم، فرض کنیم که سطح برگ مانند یک صفحه چوبی بزرگ است و من و شما مانند قطراتی هستیم که روی برگ قرار دارند.

در حالت عادی ما می توانیم به آسانی روی این صفحه چوبی دراز بکشیم، اما اگر سطح صفحه را با تعداد زیادی میخ بپوشانند، آیا باز هم می توانیم به همان راحتی روی آن بخوابیم یا ترجیح می دهیم به سرعت از روی آن عبور کنیم !؟ در کدام حالت سطح تماس بدن مابا صفحه چوبی بیشتر است ؟ وجود برآمدگی ها میکرومتری سطح تماس و نیروی چسبندگی سطحی میان قطره آب و برگنیلوفر را کاهش می دهد.

وجود برآمدگی های میکرومتری سطح برگ را آب گریز می کند، اما در عمل، برگنیلوفرازخود خاصیت ابرآب گریزی نشان می دهد. یعنی زاویه تماس بین قطره آب و سطح برگ بیش از 150 درجه است. علت این مسئله برآمدگی های نانومتری است که بر برآمدگی های میکرومتری قرار گرفته اند . با وجود این برآمدگی ها، سطح تماس آب و برگ کاهش بیشتری می یابد.

این دو نوع برآمدگی در مجموع سطح بسیار زبر و ناصافی را برای برگنیلوفر بوجود آورده اند و در نتیجه سبب آب گریزی شدید آن شده اند. به این رفتار خودتمیزشوندگی نیلوفرآبی که ناشی ازساختار میکرومتری-نانومتری آن است، "اثر لوتوس" گفته می شود.

این شیشه های خودتمیزشوندهباالگوبرداریاز "اثر لوتوس" ساخته شده اند. در این نوع شیشه ها پوشش نازکی بر سطح شیشهقرار می گیرد که ناصافی های میکرومتری و نانومتری آن، موجب کاهش نیروی چسبندگی سطحی میان قطرات آب و سطح شیشهمی شود. به عبارت دیگر در این نوع شیشه ها قابلیت خودتمیزشوندگی، با افزایش خاصیت آب گریزی ایجاد می شود. با افزایش ساختو تولید این نوع شیشه ها، می توان منتظر حذف برف پاک کن از بدنه اتومبیل ها بود.

منبع : بیترین