Wodoodporne palce

O materiałach superhydrofobowych, czyli takich, które bardzo, ale to bardzo nie lubią wody, pisałem kiedyś przy opisywaniu problemów z cieknącymi szyjkami czajników. Dzisiaj do tematu króciutko powrócę z okazji pracy opublikowanej pod koniec lata tego roku w piśmie Langmuir. Grupa Chińczyków opisała bowiem syntezę pokryć z superhydrobowego polimeru, które mogą służyć do zabezpieczenia wyeksponowanych powierzchni maszyn czy budynków na przykład przeciw oblodzeniom, wpływowi deszczów, wpływowi mikrobów itd., itp.

Związek, nad którym pracowali Chińczycy, nie jest niczym nowym – to polidiwinylobenzen, polimer, który obok mnóstwa zapewniających hydrofobowość pierścieni aromatycznych ma też bogactwo podwójnych wiązań węglowych. Jednak forma, w jakiej polimer jest produkowany przez grupę, oraz opracowany sposób nanoszenia go na powierzchnie w gruncie rzeczy hydrofilowe (lubiące wodę) jest wart podkreślenia. A łatwa sprawa to nie jest, bo substancje hydrofobowe się ze związkami hydrofilowymi nie lubią, co oczywiście czyni pokrywanie tych drugich tymi pierwszymi w trwały sposób wyczynem dość karkołomnym. O tym także już kiedyś wspominałem w poście na temat teflonowych patelni.

Badacze wyprodukowali polimer w formie nanoproszku – maleńkich porowatych superhydrofobowych cząsteczek. Ilustracja poniżej pokazuje główną zasadę działania pokrycia – cząsteczki wnikają pomiędzy nierówności na powierzchni, która jest pokrywana, tworząc porowatą warstwę polimeru.

Mechanizm działania pokryć superhydrofobowych./ Za zgodą ACS: Zhang et al., Langmuir 27(20); 12585 ©2011

Materiał przetestowano na kilku powierzchniach. Pokryto nim m.in. papier, w który najprościej w świecie wtarto cząsteczki polimeru. Podobnie pokryto materiał wyprodukowany z innego hydrofobowego polimeru – polidimetylokrzemianu. Dosyć tutaj powiedzieć, że zadziałało.

Porównanie zachowania wody na papierze bez pokrycia (b) i z polimerową warstwą ochronną (g). Superhydrofobowość tej drugiej nawierzchni powoduje, że krople wody formują kulki. / Za zgodą ACS: Zhang et al., Langmuir 27(20); 12585 ©2011

Wreszcie działanie polimeru zaprezentowano na najciekawszej ze wszystkich powierzchni: na ludzkiej skórze, tworząc rodzaj przejrzystej rękawiczki. Powierzchnia dłoni, oczywiście, z racji bycia pokrytą liniami papilarnymi, zmarszczkami i innymi nierównościami, jest znakomitą bazą dla tak przygotowanych pokryć. Poniżej możecie zobaczyć, jak wygląda dłoń pokryta polimerem, zanurzona w wodzie – zwłaszcza w wodzie widać tę warstwę bardzo wyraźnie. Po wynurzeniu zaś dłoni badacza z wody, na dłoni bez polimerowej rękawiczki krople płynu utrzymują się na opuszkach palców, podczas gdy na dłoni pokrytej tym polimerowym kuriozum nie ma ani śladu cieczy.

Porównianie moczenia dłoni bez i z polimerową rękawiczką. W wodzie polimer widoczny jest jako poświata wokół palców./ Za zgodą ACS: Zhang et al., Langmuir 27(20); 12585 ©2011

Naukowcy oczywiście scharakteryzowali materiał dokładnie, także pod kątem trwałości, ale te wykresy Wam daruję, powiem tylko, że wygląda to bardzo obiecująco. Jeśli jednak ktoś już chciał się na to rzucać, jako na kolejną nowinkę w technologii ubrań, taki goretex XXI wieku, to powiem tylko, że na to jeszcze zdecydowanie za wcześnie – chociaż zasada, na jakiej działają różne specyfiki stosowane do uwodoodparniania odzieży górskiej czy morskiej, jest dokładnie ta sama. Ciekawe też wydaje się zastosowanie, nad którym w pracy spekulują autorzy – przez pływaków, którym w ostatnim czasie zdaje się przycięto nieco skrzydła ograniczając zastosowanie na zawodach różnych kosmicznych strojów. A tu taki prezent – nie tylko zmniejsza tarcie, ale jeszcze ledwo to widać…

Zhang, Y., Wang, J., He, Y., He, Y., Xu, B., Wei, S., & Xiao, F. (2011). Solvothermal Synthesis of Nanoporous Polymer Chalk for Painting Superhydrophobic Surfaces Langmuir, 27 (20), 12585-12590 DOI: 10.1021/la2018264