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

Professori (Associate professor)
T304 Dept. Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Slush
Mediatiedotteet Julkaistu:
An artistic rendition of quantum entanglement. Image: Heikka Valja
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat loivat täysin uudenlaisen kvanttitilan, jota voi hyödyntää kvanttimateriaaleissa ja kvanttitietokoneiden kubiteissa

Tutkijat yhdistivät kaksi äärimmäisen ohutta materiaalikerrosta ja havaitsivat kvanttilomittuneen tilan, jossa elektronit käyttäytyivät samoin kuin harvinaisissa maametalliyhdisteissä.
Foresail-1-satelliitti avaruudessa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Kohti kestävämpää avaruustutkimusta – Foresail-1-satelliitti laukaistaan keväällä 2022

Foresail-1 on Kestävän avaruustieteen ja -tekniikan huippuyksikön ensimmäinen satelliitti. Huippuyksikkö tutkii avaruuden olosuhteita tavoitteinaan kehittää entistä kestävämpiä piensatelliitteja, jotka eivät muutu avaruusromuksi.
Helsingin kaupungin 3D-malli Carla-simulaattorissa
Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Ainutlaatuinen virtuaalilaboratorio ennustaa ja ratkoo kaupunkiliikenteen ympäristövaikutuksia

Suomen tekoälykeskus FCAI:n tutkijat alkavat kehittää kestävämpää älyliikennettä tuomalla yhteen simulaattoreita eri aloilta.