پوشش نانویی که جایگزین تفلون می‌شود

محققان دانشگاه سیدنی با همکاری پژوهشگرانی از موسسه تحقیقات پلیمر ماکس پلانک دریافتند که نوعی مولکول روغن، زمانی که به صورت شیمیایی روی سطحی جامد با ضخامت بسیار نازک قرار می‌گیرد، همچنان خواص «شبه مایع» خود را حفظ می‌کند. چنین ویژگی، امکانات جدیدی را برای طراحی محصولاتی که چیزی به آن‌ها نمی‌چسبد، باز می‌کنند.

این یافته‌ها در قالب مقاله‌ای با عنوان Nanostructure Explains the Behavior of Slippery Covalently Attached Liquid Surfaces در نشریه Angewandte Chemie منتشر شده است.

این پوشش مایع مانند که توسط این تیم مورد مطالعه قرار گرفته، معروف به سطوح مایع کووالانسی لغزنده (SCALS)، از سیلیکون یا پلی اتیلن گلیکول تولید می‌شود که هر دو این ترکیبات به محصولات جانبی بی‌ضرر در محیط‌زیست تبدیل می‌شوند.

SCALS یک ماده ضدچسبندگی بوده در حالی که به ترکیبات پلیمر‌های پرفلوئورین مشکل‌ساز (PFA) متکی نیست. پلیمر‌های پرفلوئورین به‌عنوان مواد شیمیایی مادام‌العمر شناخته می‌شود که معمولاً برای ایجاد خصوصیات چسبندگی کم از آن‌ها استفاده می‌شود.

نتو از محققان دانشگاه سیدنی گفت: این لایه‌های مایع مانند بسیار لغزنده هستند. آن‌ها قطرات مایع را سُر می‌دهند، که برای افزایش کارآیی انتقال حرارت بسیار عالی است و برای جمع‌آوری آب، اثربخش بوده و در برابر چسبندگی یخ و باکتری مقاومت می‌کنند.

وی افزود: ما می‌توانیم میان عملکرد استثنایی این لایه‌ها با نانوساختار آن‌ها ارتباط برقرار کنیم به این معنی که اکنون می‌دانیم که هنگام طراحی سطوح لغزنده، چه چیزی را هدف قرار می‌دهیم و این به ما این امکان را می‌دهد تا آن‌ها را مؤثرتر طراحی کرده و جایگزین مناسبی برای پوشش‌های فلئوردار ارائه دهیم.

این لایه‌های نانومقیاس نازک لغزنده، از مولکول‌های روغنی تشکیل شده‌اند که فقط صد اتم ضخامت دارند. برای آشکار کردن اسرار پوشش‌های مایع فوق‌العاده نازک، این تیم از دو روش برای دیدن لایه‌های سطح استفاده کردند.

روش اول طیف سنجی نیروی تک مولکولی است که طول مولکول‌های منفرد و نیروی مورد نیاز برای کشش یا فشرده‌سازی آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کند.

روش دوم بازتاب‌سنجی نوترون است که به دانشمندان امکان می‌دهد طول و چگالی پیوند مولکول‌ها را اندازه‌گیری کنند.

پروفسور نتو گفت: ما دریافتیم که اگر مولکول‌های مایع خیلی کوتاه باشند و به طور کمتری روی سطح جامد پیوند خورده باشند، به اندازه کافی سطح جامد زیرین را نمی‌پوشانند و چسبنده باقی می‌مانند. از طرف دیگر، اگر مولکول‌ها خیلی بلند باشند، یا بیش از حد متراکم پیوند خورده باشند، انعطاف‌پذیری کافی برای داشتن رفتار مانند مایع ندارند.