211service.com
Ūdeni atgrūdoši metāli
GE pētnieki ir izstrādājuši veidu, kā apstrādāt metālus tā, lai tie atgrūž ūdeni. Ekstrēmā ūdens atgrūdošā īpašība, ko sauc par superhidrofobitāti, nozīmē, ka ūdens veido pilienus uz virsmas, nevis izplatās un pielīp pie tās.
Paliek sausam: Ķīmiski apstrādāta plastmasas virsma nanomērogā ir raupja, liekot ūdens pilieniem veidot lodītes, kas var noripot. GE pētnieki tagad ir izdarījuši to pašu ar metālu.
Avanss ir balstīts uz iepriekšējo darbu, kas tika veikts GE Globālajā pētniecības centrā Niskajunā, Ņujorkā. Pirms diviem gadiem pētnieki parādīja, ka viņi var padarīt Lexan — plaši izmantotu plastmasu, ko izmanto kompaktdisku, iPod, lidmašīnu vējstiklu un automašīnu priekšējo lukturu radīšanai – ūdens atgrūdošu. Viņi to izdarīja, ķīmiski apstrādājot virsmu, lai padarītu to raupju. Pētnieki tagad ir pierādījuši tādu pašu ietekmi uz metāla virsmām.
Ir pierādīti daudzi citi superhidrofobiski materiāli, bet lielākā daļa ir izmantojuši kādu plastmasu. Superhidrofobie metāli paver daudz jaunu lietojumu, saka Džefrijs Jangblods , Purdjū universitātes materiālu inženierijas profesors. Jangblods saka, ka metāla konstrukcijas ir izturīgākas un var izdzīvot skarbākā vidē, ļaujot tās izmantot vietās, kur plastmasa nav iespējama, piemēram, lidmašīnās, vilcienos, automašīnās, smagajās mašīnās un dzinējos.
GE ir dažas idejas par materiālu izmantošanu. Viena iespēja ir pretapledojuma lidmašīnās. Ledus uzkrāšanās uz dzinējiem kondensāta dēļ var būt katastrofāla. Šobrīd lidmašīnas izmanto siltumu, lai novērstu ledus, kam nepieciešama jauda. Savukārt atledošana uz zemes tiek veikta ar atledošanas šķidrumiem, kas satur toksiskas ķīmiskas vielas; arī lidaparātu izsmidzināšana ar atledošanas šķidrumiem uz zemes aizņem daudz laika. Būtu ļoti vēlams, ja mēs varētu… tikai iegūt materiālu, uz kura ledus neliptu, saka Mārgareta Bloma, progresīvo tehnoloģiju vadītāja nanotehnoloģiju programmā GE Globālajā pētniecības centrā.
Vēl viens metālu pielietojums varētu būt gāzes un tvaika turbīnās. Superhidrofobie metāli var samazināt mitruma un piesārņotāju uzkrāšanos uz turbīnām, palielinot to efektivitāti un prasot mazāku izslēgšanu apkopei.
GE pētnieki nav publicējuši savus darbus, un viņi atteicās izpaust daudz par saviem pētniecības sasniegumiem. Bet viņi saka, ka viņu iedvesma nāk no lotosa auga lapām, kurām ir nanokristāliska vaska struktūra. Uz lapas virsmas ir sīki, desmitiem nanometru plati vaska kristāliņi, kas notur ūdens pilienus kā gandrīz ideāli sfēriskas lodītes.
Bloms saka, ka komanda spēlējas ar divām dažādām pieejām metālu izgatavošanai. Viens no tiem ir strukturēt metāla virsmu un pēc tam uzklāt ūdeni atgrūdošu ķīmisku pārklājumu. Otra pieeja ir atstāt metāla virsmu neskartu un teksturēt pašu pārklājumu. Metode ir ļoti vispārīga, un tai vajadzētu darboties ar metāliem, ko pašlaik izmanto dzinējiem un turbīnām, piemēram, titāna sakausējumiem.
Materiāla robustums būs galvenais, jo GE ir vērsta uz augstas veiktspējas lietojumprogrammām, saka Gerets Makinlijs , mašīnbūves profesors MIT. Viņš domā, ka no divām dažādām pieejām superhidrofobā metāla izgatavošanai pašas materiāla virsmas maiņa ilgs ilgāk. Viņš saka, ka ar pārklājumu pastāv iespēja, ka tas atdalīsies vai atslāņosies. Tātad kaut kas materiālam raksturīgs būs izturīgāks.
Bloms saka, ka abām pieejām — metāla raupināšanai vai pārklāšanai ar teksturētu materiālu — var būt savas priekšrocības atkarībā no materiāla izmantošanas veida. Viņa saka, ka lielākā daļa vides, ko mēs aplūkojam ar metāliem, ir diezgan skarbas, neatkarīgi no tā, vai tā ir temperatūra, mitrums, korozija vai citi piesārņotāji. Tāpēc dažās lietojumprogrammās varat izvēlēties teksturētus metālus, kas varētu būt izturīgāki, bet citās, iespējams, vēlēsities nodrošināt pārklājuma veiktspēju ar pārklājuma nomaiņas iespējām.
Pētnieki pārbauda daudz dažādu superhidrofobo metālu modeļu. Viņi strādā ar metālu un pārklājumu tekstūru, lai redzētu, kas vislabāk darbojas noteiktās skarbās vidēs. Materiāls galu galā būs jāpielāgo lietojumprogrammai, saka Bloms. Ja mēs jūtamies labi par [materiālu] — tas, par kuru mēs zinām, ka tas varētu būt dārgāks un, iespējams, nav pietiekami izturīgs videi, taču mēs redzam šo modeļu tekstūru veiktspēju, tad tas ir ieguldījuma vērts, viņa saka. Pēc tam mēs strādāsim pie tā, lai tas būtu izgatavojams un izturīgs konkrētā vidē.