بدترین کابوس آب ،ظهور مواد فوق آبگریز
تحقیقات در مورد چارچوب های فلزی - آلی منجر به توسعه سطوح ابر آبگریز با پیوند زنجیره های هیدروکربنی شده است که حالت آنتروپی بالا را ایجاد می کند که برای به حداقل رساندن چسبندگی آب ضروری است.
مواد جدید با دفع با دفع آب تقریبا به طور کامل ، پتانسیل خودتمیزشوندگی سطوح خودروها و ساختمان ها را ارائه می دهند. محققان ماده سطحی را توسعه دادند که قطرات آب را تقریبا به طور کامل دفع می کند.آن ها با استفاده از یک فرآیند کاملا نوآورانه ، چهارچوب های فلزی - آلی (MOFs) مواد مصنوعی با خواص جدید را با پیوند زنجیره های هیدروکربنی تغییر دادند. خواص فوق آبگریز ( بسیاردافع آب) برای استفاده به عنوان سطوح خود تمیز شونده که باید در برابر تاثیرات محیطی مانند خودروها یا معماری مقاوم باشند جالب است. این مطالعه در مجله Material Horizons منتشر شده است .
سطوح فوق آبگریز از MOFs : چارچوب های فلزی-آلی MOFs از یون های فلزی ساخته شده اند که توسط پیوند دهنده های آلی به هم متصل شده اند و ساختاری متخلخل و اسفنج مانند را تشکیل می دهند. مساحت قابل توجه آن ها -فقط 2 گرم می تواند اندازه یک زمین فوتبال را پوشش دهد. آن ها را برای کاربرد هایی مانند ذخیره سازی گاز ، جداسازی دی اکسیدکربن و فناوری های پیشرفته پزشکی ارزشمند می کند. فراتر از منافذ داخلی آن ها ، سطوح بیرونی MOF ها نیز خواص منحصر به فردی را ارائه می دهند . محققان این سطوح را با پیوند زنجیره های هیدرکربنی بر روی فیلم های نازک MoF تقویت کردند و یک ماده دافع آب با زاویه تماس بیش از 160 درجه ایجاد کردند. زاویه تماس بالاتر به معنای آبگریزی بهتر است. زیرا قطرات آب به جای پخش شدن ، شکل تقریبا کروی را تشکیل می دهند. پروفسور کریستف وول توضیح می دهد: با روش خود ،ما می توانیم به سطوح فوق آبگریز با زوایای تماس دست یابیم که به طور قابل توجهی بالاتر ازسایر سطوح صاف و پوشش ها است. اگرچه خواص مرطوب کنندگی ذرات پودر MOF قبلا مورد بررسی قرار گرفته است ، اما استفاده از لایه های نازک MoF یکپارچه برای این منظور یک مفهموم پیشگامانه است.
تصویر سمت چپ بستر متخلخل با زاویه تماس کوچک با آب را نشان میدهد که سطح مایع زیادی را جذب می کند . سمت راست ماده جدیدی است که دارای زاویه تماس زیادی با آب می باشد بنابراین تقریبا آب گریز می باشد. تیم تحقیقاتی این نتایج را به آرایش قلم مو مانند (برس های پلیمری) زنجیره های هیدروکربنی روی MOF ها نسبت می دهند . پس از یوند OF به مواد ، آنها تمایل به تشکیل سیم پیچ شکل دارند. حالتی از بی نظمی که دانشمندان آن را حالت آنتروپی بالا،می نامندکه برای خواص آبگریز آن ضروری است. دانشمندان اظهار داشتند که این حالت از زنجیره های هیدروکربنی پیوندی را نمی توان در مواد دیگر مشاهده کرد. قابل توجه است که زاویه تماس آب حتی زمانی که زنجیره های هیدروکربنی پر فلوئور برای پیوند استفاده می کردند، یعنی جایگزینی اتم های هیدروژن با فلوئور ، افزایش نیافت. در موادی مانند تفلون ، پر فلوئور خواص فوق آب گریز را به همراه دارد. با این حال در مواد تازه توسعه یافته ، همانطور که تیم تحقیقاتی متوجه شد، زاویه تماس با آب را به میزان قابل توجهی کاهش داد. تجزیه و تحلیل های بیشتر در شبیه سازی های کامپیوتری تایید کرد که مولکول های پر فلوئور برخلاف زنجیره های هیدروکربنی نمی توانند انرژی را به عهده بگیرند.
بینش از زبری سطح و تحلیل نظری : علاوه بر این دانشمندان زبری سطح سیستم های Samsormof خود را در محدوده نانومتری تغییر دادند و در نتیجه استحکام وچسبندگی آب را بیشتر کاهش دادند ، حتی با زوایای شیب بسیار کوچک ، قطرات آب شروع به غلطیدن کردن و خواص آب گریز و خود تمیز شوندگی آن ها به طور قابل توجهی بهبود یافت . پرفسورشیمی اوتام مانا می گوید کار ما همچنین شامل یک تجزیه و تحلیل نظری دقیق است که رفتار غیر منتظره نشان داده شده در آزمایش ها را به حالت انتروپی بالا مولکول های پیوند شده به فیلم های MOF مرتبط می کند. این مطالعه طراحی وتولید مواد نسل بعدی با خواص آبگریز بهینه را تغییر خواهد داد .
