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
T304 Dept. Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lue lisää uutisia

Illustration image on a sunny day as the sun is setting, of Otakaari 2A, the lights in the building are lit and there are blurry images of people walking around. Grass and trees are green.
Kampus, Mediatiedotteet, Yliopisto Julkaistu:

Uudisrakennus Marsio on näyteikkuna Aalto-yliopiston tutkimukseen, opetukseen ja vaikuttavuuteen

Kilpailun kautta valittu nimi on kunnianosoitus Aino Marsio-Aallolle.
FinnFusion is a collaboration aiming to make fusion energy a reality. Photo: VTT.
Yhteistyö, Mediatiedotteet, Tutkimus ja taide Julkaistu:

Aallon tutkijat tuovat heliumplasmakokeilla fuusioenergiaa lähemmäksi todellisuutta

Aalto-yliopiston tutkijat osallistuvat kansainväliseen projektiin, jonka tavoitteena on tukea fuusioenergian kehittämistä.
Vehnänjyviä
Mediatiedotteet Julkaistu:

Miljardille ihmiselle vapautuisi ruokaa, jos maatalouden sivuvirtoja kierrätettäisiin tuotantoeläinten rehuksi

Aalto-yliopiston tutkijat osoittivat, että ruokaa riittäisi jopa 13 prosenttia suuremmalle väestölle, jos tuotantoeläinten rehuna käytettäisiin enemmän maatalouden sivuvirtoja.
A satellite image of Borneo and part of Malaysia covered by plumes of smoke from fires. The many fires are marked on the map as red dots.
Mediatiedotteet Julkaistu:

Tutkijat osoittivat tekoälyn avulla: Turvesuopalojen riski kutistuu jopa neljännekseen maankäytön muutoksilla

Pahimpina vuosina Kaakkois-Aasian turvesuopalot aiheuttavat 30 prosenttia maailman hiilidioksidipäästöistä. Maankäyttö on tasapainottelua uhkien, hyötyjen ja kustannusten välillä, sanovat Aalto-yliopiston tutkijat.