Uutiset

Läpimurto materiaalitutkimuksessa: ainutlaatuinen panssaripinnoite karkottaa veden ja lian eikä hajoa kovastakaan iskusta

Uutta superhydrofobista pinnoitetta voi käyttää esimerkiksi aurinkopaneeleissa, antimikrobisissa pinnoitteissa, koneissa ja ajoneuvoissa.

Superhydrofobiset pinnat hylkivät äärimmäisen tehokkaasti paitsi vettä, myös likaa ja erilaisia taudinaiheuttajia. Siksi niille löytyy lukuisia käyttökohteita muun muassa terveydenhoidossa, teollisuudessa ja energiantuotannossa.

Käytännön sovelluksia on kuitenkin hidastanut superhydrofobisten pintojen herkkyys viilloille, naarmuille ja lommoille. Kun pinta vaurioituu, vaurioitunut alue voi kerätä nesteitä ja pinnoitteen ominaisuudet kärsivät.

Nyt kiinalaisen Chengdun elektroniikan ja tekniikan yliopiston ja Aalto-yliopiston tutkijat ovat onnistuneet kehittämään panssaroidun superhydrofobisen pinnan, joka kestää toistuvia terävien ja tylppien esineiden aiheuttamia iskuja ja hylkii silti nesteitä ennätyksellisen tehokkaasti. Tutkimus julkaistiin Nature-lehdessä 3. kesäkuuta.

Super hydrophobic surfaces by Juha Juvonen
Taiteellinen kuva panssaroidusta superhydrofobisesta pinnasta, joka kestää iskuja ja hylkii nesteitä tehokkaasti. Kuva: Juha Juvonen.

Iskunkestäviä superhydrofobisia pintoja voidaan valmistaa metallista, lasista tai keramiikasta. Tutkijat kuvioivat pinnan kennomaisella rakenteella, joka muodostuu kärjellään seisovien pyramidien muotoisista koloista. Hauras vettä hylkivä kemikaali levitetään kennon sisäpinnalle. Tämä estää nesteen tarttumisen pintaan samalla, kun pyramidin seinät suojaavat herkkää kemiallista pinnoitetta vaurioilta.

”Juuri tuo rakenne on panssarin vahvuuden ja kestävyyden salaisuus. Kennojen materiaalina voidaan käyttää melkein mitä tahansa, ja testasimmekin erikokoisia, -muotoisia ja eri materiaaleista valmistettuja kennorakenteita”, sanoo Aalto-yliopiston professori Robin Ras.

superhydrophobic schematic
Kuva pinnan kennomaisesta rakenteesta, joka muodostuu kärjellään seisovien pyramidien muotoisista koloista. Kuva: Wang et. al.

Vettä hylkivä pinta on myös antimikrobinen, joten uutta pinnoitetta voitaisiin hyödyntää esimerkiksi terveydenhoidossa pienentämään infektioriskiä. Sen lisäksi sitä voidaan käyttää yleisemmin kaikissa sovelluksissa, joissa tarvitaan kosteutta ja likaa hylkivää pintaa. Yksi esimerkki ovat aurinkopaneelit, joissa kosteuden ja lian kertyminen estää ajan mittaan valon imeytymistä, mikä taas vähentää sähköntuotantoa. Superhydrofobinen lasipinta säilyttäisi tehokkuuden pidempään ja vähentäisi myös usein vaikeissa paikoissa sijaitsevien aurinkopaneelien puhdistustarvetta.

Likaa ja kosteutta hylkivä panssaripinnoite voisi ehkäistä ruosteen ja jään muodostumista myös teollisuuden koneissa ja ajoneuvoissa – jos se kestää pitkiä aikoja äärimmäisen kovia olosuhteita. Sitä testatakseen tutkijat pitivät panssaroituja materiaaleja 100 °C:n lämpötilassa useiden viikkojen ajan, upottivat ne tuntikausiksi syövyttäviin nesteisiin, suihkuttivat niitä korkeapaineisilla vesisuihkuilla ja käsittelivät kovakouraisesti äärimmäisessä kosteudessa. Pinnat pystyivät silti hylkimään nestettä yhtä tehokkaasti kuin ennenkin.

Picture: Juha Juvonen.
Taiteellinen kuva kennomaisesta rakenteesta. Kuva: Juha Juvonen.

Työtä tukivat Kiinan kansallinen luonnontieteiden säätiö (National Natural Science Foundation of China), Euroopan tutkimusneuvosto, Suomen Akatemia, Aalto-yliopisto ja Business Finland.

Lisätietoa:

Artikkeli: Design of robust superhydrophobic surfaces

Yhteystiedot:

 Robin Ras

Robin Ras

Professor
Department of Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:

Lue lisää uutisia

Nesteen polttoainejalostamon tankit Porvoossa
Yhteistyö, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Yhteistyö Aallon kanssa tuo Nesteelle merkittävää taloudellista hyötyä

Yhteistyön tuloksena Nesteen polttoainetutkimukseen tuotiin digitaalisia työkaluja perinteisen testaamisen rinnalle.
Tie lumisessa talvimaisemassa iltahämärässä.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkija selvitti: Pakkasen pauke syntyy pääasiassa taivaalla

Yleisen luulon vastaisesti pakkasen pauke ei olekaan peräisin esimerkiksi puista tai rakennuksista.
Sarjakuvamainen kuvituskuva Solip Parkin tutkimusmenetelmistä
Palkinnot ja tunnustukset Julkaistu:

Tohtoriopiskelija Solip Parkin artikkeli saa kunniamaininnan CHI 2024 -konferenssissa

Tohtoriopiskelija Solip Parkin artikkeli on hiljattain herättänyt huomiota arvostetussa CHI 2024 -konferenssissa, saaden kunniamaininnan.
Skanskan kehitysjohtaja Jan Elfving esiintyy Rakennustekniikan päivässä 2024
Yhteistyö Julkaistu:

Rakennustekniikka kutsuu yrityksiä mukaan tulevaisuuden kehitystyöhön

Jo keväiseksi perinteeksi muodostunut rakennustekniikan laitoksen järjestämä sidosryhmätapahtuma Rakennustekniikan päivä pidettiin 25.4.2024 Dipolissa Otaniemessä.