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)
Department of Applied Physics
  • Julkaistu:
  • Päivitetty:
Jaa
URL kopioitu

Lisää tästä aiheesta

Kuvituskuva: Matti Ahlgren.
Tiedotteet Julkaistu:

Päivittäistavarakauppa selvisi koronakeväästä nopean kommunikoinnin ja joustavuuden avulla

Korona-aika korosti päivittäisen kommunikoinnin, joustavan suunnittelun ja resursoinnin sekä ketterien toimintatapojen merkitystä, alustavasta tutkimusraportista käy ilmi. Tulokset voivat auttaa päivittäistavarakauppaa valmistautumaan koronan mahdolliseen toiseen aaltoon.
concrete-slabs
Tiedotteet Julkaistu:

Tuotantoa minuuttiaikataululla ja taloteknisiä ratkaisuja korkean rakentamisen kohteissa

Miten paikallavalettu korkea rakentaminen aikataulutetaan minuuttien tarkkuudella? Mitä taloteknisissä ratkaisuissa on otettava huomioon, kun kerrosluku kasvaa? Building 2030 -konsortion korkean rakentamisen työryhmä paneutui näihin kysymyksiin 17.6.2020 virtuaalityöpajansa ensimmäisessä osiossa.
high-rise-crane
Tiedotteet Julkaistu:

Esivalmistus ja Big Room tehostavat korkeaa rakentamista

Miten kylpyhuone-elementtejä kannattaa asentaa korkeassa rakentamisessa ja miten niiden käyttö vaikuttaa rakennusaikaan? Kuinka Big Room -työskentely toimii parhaiten korkean rakentamisen projekteissa? Building 2030 -konsortion korkean rakentamisen työryhmä paneutui näihin kysymyksiin 17.6.2020 virtuaalityöpajansa jälkimmäisessä osassa.
Rosegbach. Photo: Daniel Viviroli.
Tiedotteet Julkaistu:

Riippuvuus vuoristojen vesivarannoista kasvaa - vuoristot toimivat vesitorneina jopa neljännekselle alankoalueiden asukkaista

Uuden tutkimuksen mukaan 1,5 miljardia ihmistä saa tarvitsemansa veden vuoristoalueilta alkunsa saavista joista vuoteen 2050 mennessä. Vain kestävällä kehityksellä voidaan varmistaa vuoristoalueiden säilyminen maailman vesitorneina myös tulevaisuudessa.