Vật liệu chống thấm với khả năng đẩy chất lỏng khỏi bề mặt

text

Trong thời đại ngày nay, hầu hết mọi đồ vật đều có khả năng chống thấm, từ những đôi giày đến điện thoại di động. Tuy nhiên, theo thời gian, lớp chống thấm dần hao mòn sẽ khiến cho đồ vật bị hư hỏng khi bị thấm nước.

Để giải quyết vấn đề này, các kỹ sư đã tìm ra giải pháp chống thấm vĩnh cửu và nghiên cứu chế tạo loại vật liệu có khả năng vật lý đẩy chất lỏng khỏi bề mặt. Để làm được điều này, nhóm nghiên cứu đã xây dụng những cấu trúc siêu nhỏ trên bề mặt vật liệu và kết quả, theo tuyên bố của họ, là “một mẫu vật liệu siêu chống thấm”. Kỹ thuật chống thấm này có thể sẽ được áp dụng trong công nghệ sản xuất tàu thuyền và máy bay.

Kỹ thuật có tính cách mạng này được phát minh bởi giáo cơ học Julie Crockett thuộc trường Đại học Brigham Young và người đồng nghiệp – giáo sư Dan Maynes tại Utah. “Để chế tạo một bề mặt siêu chống thấm, bạn không thể chỉ đơn giản sử dụng Teflon hoặc chất sáp làm lớp phủ ngoài, bạn phải xây dựng được những kết cấu siêu nhỏ trên bề mặt đó”, giáo sư Crockett trình bày.

superhydrophobic-3-610x305

Phát minh này có cảm hứng từ thiên nhiên khi nhóm nghiên cứu quan sát khả năng đẩy nước rất tốt của lá sen. Việc chế tạo bề mặt siêu chống thấm có thể thực hiện bằng nhiều cách, nhóm của giáo sư Crockett sử dụng cấu trúc tạo gân và khoang để nước đọng lại trên đầu khoang với hình dạng một quả bóng nước nhỏ.

superhydrophobic-2

Khi một giọt nước nhỏ xuống bề mặt siêu chống thấm, nó giãn ra giống như tiếp xúc với bất kì bề mặt nào khác, khác biệt ở chỗ, chính những cấu trúc siêu nhỏ trên bề mặt siêu chống thấm  sẽ khiến các phần nước liên kết lại với nhau trước khi hoàn toàn cuốn khỏi bề mặt. Theo giải thích của giáo sư Crockett, các phân tử nước có lực hút lẫn nhau lớn hơn tương tác giữa chúng với bề mặt, điều đó khiến chúng tự kết hợp với nhau và lăn khỏi bề mặt siêu chống thấm.

superhydrophobic-5

 

superhydrophobic-4

Dạng bề mặt mới này có thể được sử dụng cho rất nhiều mục đích khác nhau. Các kỹ sư có thể áp dụng nó cho các tấm pin mặt trời để hình thành khả năng tự làm sạch khi dính nước. Vòi hoa sen, bồn tắm và toilet với bề mặt chống thấm mới sẽ tránh khỏi các vết ố do nước đọng. Theo giáo sư Crockett, kỹ thuật này có thể áp dụng cho các thiết bị y tế như mặt trong của ống tiêm, ống truyền chất lỏng, vỏ tàu thủy, tàu ngầm. Đối với công nghệ hàng không, bề mặt này sẽ giúp cánh máy bay không bị đóng băng trong môi trường ẩm và lạnh.

Kỹ thuật này có khả năng tăng năng suất và làm cho công nghệ sản xuất năng lượng trở nên sạch hơn. Theo giáo sư Crockett, phần lớn các nhà máy điện sử dụng than hoặc khí tự nhiên làm chất đốt để tạo ra năng lượng hơi nước quay turbine phát điện. Trong quy trình sản xuất này, hơi nước phải được ngưng tụ lại thành chất lỏng bằng các bình ngưng để tiếp tục quay trở lại dây chuyền.  Nếu các bình ngưng được chế tạo với bề mặt siêu chống thấm thì nước ngưng tụ sẽ không thể bám trên bề mặt bình ngưng nữa và điều này đẩy nhanh quá trình ngưng tục nước, đồng nghĩa với việc tiết kiệm thời gian và giảm thiểu chi phí.

green-wallpaper-with-water-drops-on-a-plant

Nguồn : wonderfulengineering.com
Shadowsong @ Khoa học 247., Biên dịch

Authors
Top