توليد سطوح ابرآبگريز با استفاده از نانوتمشکها
محققان دانشگاه فناوري آيندهوون در هلند با تقليد از برگ گياه نيـلوفر آبي، ساختارهـايي با برجستگيهاي داراي دو انـدازة (Dual-sized) متفاوت توليد نمودهاند که سطوح آبگريز بسيار قوي را ايجاد نمايند. اين روکش از ذرات تمشک مانند سيليکا که بر روي يک فيلم پليمري اپوکسي نشانده شدهاند، تشكيل شده است.Weihua Ming يکي از اين محققان ميگويد: ”طبيعت بزرگترين معلم انسان است. به عنوان مثال، برجستگيهاي دواندازهاي سطح برگ نيلوفر آبي، يک ابرآبگريز خوب ميباشد. در عين حال، ميوة تمشک به طور طبيعي داراي شکلبندي دواندازهاي ميباشد. ما به سادگي اين دو ويژگي را از اين دو محصول اتخاذ نموده و فيلمهاي ابرآبگريز خود را توليد نموديم“. اين محققان معتقدند که ساخت فيلمهاي آنها سادهتر و ارزانتر از سيستمهاي ابرآبگريز ديگر بوده و استحکام آنها نيز بيشتر ميباشد، در نتيجه اين فيلمها براي بسياري از کاربردها مناسب ميباشند.Ming ميگويد: ”ما روشي ساده براي توليد ساختارهاي ميکرو و نانو به صورت کنترل شده گزارش نمودهايم. استفاده از مواد معمولي و شيمي ساده، بسياري از کاربردها را براي اين روش امکانپذير ساخته است.“Ming و همکارانش براي ساخت اين روکش، از طريق متصل نمودن ذرات سيليکاي داراي گروه عاملي آمين به قطر 70 نانومتر، به سطح ذرات سيليکاي داراي گروه عاملي اپوکسي با قطر 700 نانومتر، ذرات سيليکاي شبيه تمشک را توليد كردهاند. اين تيم از طريق ايجاد واکنش بين گروه آميني و گروه اپوکسي و ايجاد پيوند کووالانسي، اين نانوذرات را به هم متصل كردهاند به اين ترتيب كه هر ذره بزرگتر به چندين ذره کوچکتر متصل ميشود.
Θe: زاویه تماس در حالت ایستا؛ :θa زاويه تماس پيشروي؛ : θr: زاويه تماس پسروي
سپس اين محققان اين تمشکها را به فيلم پليمري داراي پيوندهاي عرضي، که از يک سيستم آمين-اپوکسي تشکيل شده بود، پيوند دادند. پيوندهاي آميني معلق در سطح تمشکها به گروههاي اپوکسي پليمر متصل شدند. آنان در نهايت براي ايجاد آبگريزي، سطح فيلم را با لايهاي از پلي(ديمتيل سيلوکسان) (PDMS) پوشاندهاند.
تصاوير AFM حاصل از فيلمهاي ابرآیگريز شامل ذرات مبتني بر سيليکا زاوية تماس پيشروي (Advancing Contact Angle) (ACA) فيلمهاي ابرآبگريز توليد شده با آب، 165 درجه، و زاوية غلطش براي يک قطره 10 ميکروليتري از آب، حدود 3 درجه بود. بدون حضور PDMS، زاويه تماس پيشروي براي آب 22 درجه، يعني کمتر از مقدار اين زاويه براي سطح اپوکسي صاف (66 درجه) بود. اين امر نشان ميدهد که براي داشتن يک سطح ابرآبگريز هم به يک ساختار دواندازهاي و هم به يک لاية آبگريز (PDMS) نياز ميباشد. زاوية تماس پيشروي براي يک سطح صاف اپوکسي که با PDMS تغيير يافته باشد، 107 درجه ميباشد.Ming ميگويد: ”از آنجايي که امکان کنترل سادة اندازة ذرات تمشک مانند وجود دارد، مايليم تا بررسيهاي بيشتري بر روي رابطة مابين بافت سطح و ويژگيهاي ترشدن انجام دهيم. ما همچنين مطالعاتي در زمينة امکان توليد فيلمهاي ابرچربيگريز با اين روش انجام خواهيم داد.“اين محققان نتايج کار خود را در مجلة NanoLetters به چاپ رساندهاند.