211service.com
Super plastmasa gan pievelk, gan atgrūž ūdeni
Jauna, praktiska metode virsmu veidošanai ar apgabalu modeļiem, kas spēcīgi piesaista un spēcīgi atgrūž ūdeni, varētu radīt ļoti efektīvu metodi tīra ūdens uztveršanai. Šo daudzpusīgo materiālu varētu izmantot arī jauna veida medicīnisko pārbaužu un ķīmiskās sintēzes ierīču izgatavošanā.
Jaunam materiālam var būt raksts, lai dažos apgabalos atbaidītu ūdeni (sfēriskus pilienus) un piesaistītu to citos (saplacinātos). Pielietojumi varētu ietvert ūdens ieguvi tuksnesī. (Attēlu sniedza Maikls Rubners, MIT.)
Zinātnieki ir ziņojuši par daudziem ūdeni pievilcīgu (superhidrofilu) un ūdeni atgrūdošu (superhidrofobisku) virsmu pielietojumu, tostarp neaizsvīdušas brilles un vējstiklus, kā arī pašattīrošu audumu un stiklu. Tagad MIT materiālu zinātnes un inženierzinātņu nodaļas pētnieku grupa ir apvienojusi šīs pretējas īpašības uz vienas virsmas, izmantojot vienkāršu un daudzpusīgu ražošanas procesu.
[Lai iegūtu šī jaunā dubultās kvalitātes materiāla attēlus, noklikšķiniet šeit.]
Roberts Koens , Maikls Rubners , un kolēģi sāka, montējot nanostrukturētu plēvi, kas izgatavota no mainīgiem pozitīvi un negatīvi lādētu polimēru un silīcija dioksīda nanodaļiņu slāņiem. Plēves struktūra un vaskveida fluorēta silāna pārklājums liek uz tās plūst ūdens, veidojot gandrīz ideālas sfēras, kas viegli noripo. Lai pievienotu superhidrofilos reģionus (kuriem pielīp ūdens pilieni), pētnieki izvēlētajās vietās izmantoja dabiski hidrofilu polimēru.
Sausos pasaules reģionos, kur nav viegli piekļūt tīram ūdenim, šādu materiālu varētu izmantot ūdens savākšanai. Šajā pielietojumā materiāla hidrofilās zonas piesaistītu mitrumu gaisā, savācot ūdens pilienus, kas uzkrājas, līdz tie izplūst hidrofobos reģionos un velmē savākšanas kanālā. Pašlaik valstīs ar ierobežotu piekļuvi tīram ūdenim iedzīvotāji parasti izmanto lielus polipropilēna šķiedras tīklus, lai savāktu ūdeni no miglas.
Jaunā tehnoloģija nodrošinātu vairāk nekā desmitkārtīgu ūdens uztveršanas pieaugumu, salīdzinot ar pašlaik izmantotajiem neefektīvajiem tīkliem, saka Endrjū Pārkers, Oksfordas universitātes un Londonas Dabas vēstures muzeja biologs, kurš ir pētījis tuksneša vaboli, kas iedvesmoja MIT. strādāt. Ja jauno materiālu varētu vienkārši pievienot māju jumtiem apgabalos, kas ir pakļauti tuksneša miglai, saka Pārkers, tad ūdens padevi varētu iegūt ar nelielu piepūli.
Rubnera laboratorija arī pilnveido šo tehniku. Kad mēs ievācam ūdeni, mums ir hidrofilajā zonā iebūvēta ķīmija, lai tajā būtu antibakteriāls līdzeklis, lai iznīcinātu baktērijas un citas lietas, kas rada kaitējumu, Rubner saka. Tas attīra ūdeni, jo tas uzkrājas, lai savāktais ūdens būtu drošs lietošanai. Izmantojot šo metodi, pētnieki četru minūšu laikā ir spējuši nogalināt parastās kaitīgās baktērijas, viņš saka.
Pārklājumu varētu izmantot arī biomedicīnas lietojumos, lai izgatavotu mikrofluidiskās mikroshēmas. Parasti mikrofluidiskās ierīces satur slēgtus mikrometru platus kanālus, kas iegravēti silīcija, stikla vai plastmasas plāksnēs. Tad spiediens vai elektriskie lauki virza nelielus šķidruma daudzumus, parasti nanolitrus, pa šiem kanāliem diagnostikas testiem un ģenētikas pētījumiem. Piemēram, lai pārbaudītu noteikta proteīna klātbūtni asinīs, jūs varat ņemt asinis vienā kanālā un novirzīt to uz citu kanālu, kas satur ķīmisku reaģentu, kas identificē proteīnu.
Salīdzinot ar parastajiem mikrofluidiķiem, mikrofluidiskajai mikroshēmai, kuras pamatā ir jaunā virsma, būtu vieglāka sajaukšana, saka Rubners. Pašlaik skaidām ir nepieciešami sūkņi un vārsti, kas pārvieto šķidrumu, lai izraisītu sajaukšanos. Mūsu gadījumā jūs varat sajaukt šķidrumus, vienkārši kontrolējot šķidruma daudzumu, ko uzklājat uz virsmas, viņš saka. Ar pipeti jūs varat pievienot precīzu šķidruma daudzumu divās hidrofilās rievās, kas atrodas tuvu viena otrai. Pievienojot vairāk šķidruma, pilieni izspiežas rievu malās apkārtējās hidrofobās zonas dēļ. Galu galā izspiedušās virsmas pieskaras un sajaucas. Viņš saka, ka iespēja ierobežot šķidrumus nelielā reģionā var nodrošināt blīvi iesaiņotas reakcijas vietas ar lielāku kontroli pār reakciju, jo blakus esošie pilieni nesajauksies, ja vien tie nav spiesti.
Lai gan šī jaunā materiāla precīzs lietojums joprojām ir neskaidrs, tas paver daudzas iespējas, saka Kenets Vainns , Virdžīnijas Sadraudzības universitātes ķīmijas inženierijas profesors. Viņš saka, ka šādā veidā īpaši hidrofīlu plankumu rakstīšana uz īpaši hidrofobiskas virsmas ir jauna un noderīga.