ایجاد خاصیت ابرآبگریزی با گرافن

یک تیم تحقیقات بینالمللی با استفاده از گرافن موفق به تولید سطح ابرآبگریز شد.

به گزارش سرویس فناوری ایسنا، برای این کار گرافن را روی سطح نیکل رشد داده و سپس روی آن را با تفلون پوشش میدهند. ساختار ایجاد شده دارای ویژگی ابرآبگریزی است.

تر شدن فرایندی است که از تماس یک سیال با سطح جسم جامد اتفاق میافتد. در فیزیک، این فرایند به دلیل به حداقل رساندن انرژی آزاد اتفاق میافتد، در واقع یک مایع برای کاهش انرژی آزاد سیستم، سطح را تر میکند. درک این فرایند و مکانیسم آن میتواند در حوزههای مختلف نظیر سطوح خودتمیز شونده، ضد مه و ضد خش مورد استفاده قرار گیرد.

اولین پارامتری که برای تعیین میزان ترشدگی میان سطح جسم و سیال مورد استفاده قرار میگیرد، زاویه میان این دو است. برای مثال یک قطره روی سطح آبگریز دارای زاویه بالایی است، اما سطوح آبدوست دارای زاویه بسیار کمی خواهند بود. اگر این زاویه به 180 درجه نزدیک شود، سطح ابرآبگریز میشود و اگر زاویه به صفر نزدیک شود، سطح ابرآبدوست خواهد بود.

پژوهشگران اخیرا نشان دادند که گرافن میتواند به عنوان پوششی موجب پدیدار شدن خواص ابرآبگریزی شود، این خواص هم در حالت ایستایی و هم شرایط دینامیک قابل انجام است.

نتایج این تحقیق در قالب مقالهای تحت عنوان «Superhydrophobic Graphene Foams» در نشریه «Small» به چاپ رسیده است.

«هوی مینگ چن» استاد آزمایشگاه ملی شینیانگ با همکاری «نیخیا کوراتکار» از موسسه پلیتکنیک رنسلر نشان دادند که ساختار گرافنی دارای شبکه فوم مانند میتواند زبری و تخلخل سطح را کنترل کند.

«نیخیا کوراتکار» میگوید: مطالعات قبلی ما نشان داده است که با متفرق کردن گرافن در یک محلول و لایه نشانی از طریق قالبگیری قطرهای یا چرخشی میتوان سطوحی تولید کرد که ترشدگی آنها قابل کنترل باشد. ما دریافتیم تحت شرایط خاصی این محلول درون فیلم نفوذ نکرده و در سطح آن متجمع میشود در نتیجه زبری سطح تغییر می کند. ما تصمیم گرفتیم سطح آبگریز بسیار پایداری تولید کنیم که بتواند حبابهای هوا را به دام اندازد. از این رو ایده استفاده از فوم گرافنی مطرح شد.

برای این کار گرافن روی یک لایه فداشونده از جنس نیکل رشد داده و در نهایت نیکل از سیستم خارج شد؛ با این کار گرافن با ضخامت چند لایه باقی ماند. سپس روی این لایه پوششی از جنس تفلون با ضخامت 200 نانومتر قرار داده شد.

از آنجایی که گرافن روی نیکل ایجاد میشود، بنابراین حفرههای موجود در آن تعیین کننده ابعاد حفره گرافن خواهد بود. در واقع با تغییر حفرههای نیکل میتوان حفرات گرافن را تنظیم کرد. این ساختار به راحتی حبابهای هوا را به دام انداخته و ایجاد خاصیت ابرآبگریزی میکند.