211service.com
Super plastikas ir pritraukia, ir atstumia vandenį
Naujas, praktiškas metodas, leidžiantis sukurti paviršių, kurių sričių raštai stipriai traukia ir stipriai atstumia vandenį, gali būti labai efektyvus švaraus vandens surinkimo metodas. Šią universalią medžiagą taip pat būtų galima panaudoti gaminant naujų tipų prietaisus medicininiams tyrimams ir cheminei sintezei.
Nauja medžiaga gali būti raštuota taip, kad vienose srityse atstumtų vandenį (sferiniai lašeliai), o kitose - pritrauktų (išlygintos). Taikymas gali apimti vandens surinkimą dykumoje. (Vaizdas suteiktas Michaelio Rubnerio, MIT.)
Mokslininkai pranešė apie daugybę vandenį pritraukiančių (superhidrofilinių) ir vandenį atstumiančių (superhidrofobinių) paviršių pritaikymo būdų, įskaitant nerasojančius akinius ir priekinius stiklus bei savaime išsivalantį audinį ir stiklą. Dabar MIT medžiagų mokslo ir inžinerijos skyriaus mokslininkų grupė sujungė tas priešingas charakteristikas ant vieno paviršiaus, naudodama paprastą ir universalų gamybos procesą.
[Jei norite pamatyti šios naujos dvigubos kokybės medžiagos vaizdus, spustelėkite čia.]
Robertas Cohenas , Michaelas Rubneris , o kolegos pradėjo surinkdami nano struktūros plėvelę, pagamintą iš kintamų teigiamai ir neigiamai įkrautų polimerų ir silicio nanodalelių sluoksnių. Dėl plėvelės struktūros ir vaško fluorinto silano dangos ant jos kaupiasi vanduo, suformuojant beveik tobulas sferas, kurios lengvai nurieda. Norėdami pridėti superhidrofilines sritis (prie kurių prikimba vandens lašeliai), tyrėjai pasirinktose vietose panaudojo natūraliai hidrofilinį polimerą.
Sausuose pasaulio regionuose, neturinčiuose lengvos prieigos prie švaraus vandens, tokia medžiaga galėtų būti naudojama vandens surinkimui. Šiuo atveju hidrofilinės medžiagos sritys pritrauktų drėgmę ore, rinkdamos besikaupiančius vandens lašus, kol jie išsilieja į hidrofobines sritis ir nurieda į surinkimo kanalą. Šiuo metu šalyse, kuriose ribota prieiga prie švaraus vandens, gyventojai paprastai naudoja didelius polipropileno pluošto tinklelius, kad surinktų vandenį iš rūko.
Naujoji technologija padėtų daugiau nei dešimt kartų padidinti vandens gaudymą, palyginti su šiuo metu naudojamais neefektyviais tinklais, sako Andrew Parkeris, Oksfordo universiteto ir Londono Gamtos istorijos muziejaus biologas, tyrinėjęs dykumos vabalą, kuris įkvėpė MIT. dirbti. Parkeris teigia, kad jei naujos medžiagos būtų galima uždėti tiesiog ant namų stogų vietose, kuriose tvyro dykumos rūkas, vandens tiekimą būtų galima gauti be pastangų.
Rubnerio laboratorija taip pat tobulina šią techniką. Kai renkame vandenį, hidrofilinėje zonoje įmontuota chemija, kad joje būtų antibakterinis agentas, naikinantis bakterijas ir kitus kenksmingus dalykus, sako Rubneris. Taip kaupiamasis vanduo nukenksminamas, todėl surinktas vanduo yra saugus naudoti. Taikydami šį metodą, mokslininkai sugebėjo nužudyti įprastas kenksmingas bakterijas per keturias minutes, sako jis.
Danga taip pat galėtų būti naudojama biomedicinoje mikroskysčių lustams gaminti. Paprastai mikrofluidiniuose prietaisuose yra uždarų mikrometro pločio kanalų, išgraviruotų į silicio, stiklo ar plastiko plokšteles. Tada slėgis arba elektriniai laukai varo nedidelius skysčių kiekius, paprastai nanolitrus, šiais kanalais diagnostiniams tyrimams ir genetiniams tyrimams. Pavyzdžiui, norėdami nustatyti tam tikro baltymo buvimą kraujyje, galite paimti kraują viename kanale ir nukreipti jį į kitą kanalą, kuriame yra cheminis reagentas, identifikuojantis baltymą.
Palyginti su įprastais mikroskysčiais, naujo paviršiaus pagrindu sukurta mikrofluidinė mikroschema turėtų lengvesnio maišymo pranašumą, sako Rubneris. Šiuo metu drožlėms reikia siurblių ir vožtuvų, kurie judina skystį, kad sukeltų maišymąsi. Mūsų atveju galite maišyti skysčius tiesiog kontroliuodami skysčio kiekį, kurį užpilate ant paviršiaus, sako jis. Pipete galite įpilti tikslų skysčio kiekį į du hidrofilinius griovelius, esančius arti vienas kito. Kai įpilate daugiau skysčio, lašeliai iškyla griovelių kraštuose dėl aplinkinės hidrofobinės zonos. Galiausiai išsipūtę paviršiai liečiasi ir susimaišo. Jis sako, kad galimybė riboti skysčius mažame regione gali sudaryti tankiai supakuotas reakcijos vietas, kurios galėtų geriau kontroliuoti reakciją, nes gretimi lašai nesusimaišys, nebent jie būtų priversti.
Nors tikslus šios naujos medžiagos panaudojimas vis dar neaiškus, ji atveria daug galimybių, sako Kennethas Wynne'as , Virdžinijos Sandraugos universiteto chemijos inžinerijos profesorius. Jis sako, kad tokiu būdu marginti itin hidrofilinius pleistrus ant itin hidrofobinio paviršiaus yra nauja ir naudinga.