Har du noen gang sett på vannperlene som dannes på vannavstøtetende materialer, og tenkt at dette må kunne skje raskere?
Det har forskerne bak en rapport som ble publisert i siste utgave av tidsskriftet Nature.
Forskerne har klart å lage et materiale som drastisk reduserer tiden vannet er i kontakt med overflaten før det preller av, skriver nettstedet chemistryworld.
Et bruksområde kan være å hindre at regn fryser fast inne i jetmotorer og vindturbiner, skriver temaet, som jobber ved Massachusetts Institute of Technology, og er ledet av Kripa Varanasi.
Les også: Kutter stål med vann – under vann
Spretter av 40 prosent raskere
Når en vanndråpe treffer en vannavstøtende overflate, blir den flatklemt og sprer seg på overflaten, før vannet igjen samles sammen til en perle og spretter av.
I vannavstøtende materialer er det luft mellom materialet og vanndråpen som hindrer at vannet trekker inn, at materialet blir vått.
Ved utvikling av slike materialer har man forsøkt å redusere kontakttiden mellom overflaten og vannet, slik at vannet for eksempel ikke klarer å fryse fast.
Selv om det er null tiltrekning mellom overflaten og vannet, er det alltid en teoretisk minimumstid før vannet preller av igjen. Det forskerne har klart denne gangen er å redusere denne tiden til langt under det man trodde var teoretisk mulig.
Les også: Slik fungerer batteriet som endret verden
Små uthevinger
Løsningen var å lage en overflate av stoffet fluorsilan, som er velkjent som vannavstøtende materiale. Det teamet gjorde annerledes var å utstyret stoffet med en spesiell struktur av ørsmå uthevninger.
Fluorholdige stoffer som fluorsilan er vannstavstøtende fordi de har liten atomkjerne. Hvert vannmolekyl blir derfor svakere tiltrukket av fluorsilan enn det blir av andre vannmolekyler.
Finn Knut Hansen er professor på Kjemisk institutt ved Universitetet i Oslo, og har overflater og polymerer som spesialfelt. Han forteller at dette bygger på "lotusblad-effekten". Lotusbladets ruglete mikrostruktur gjør at vannet ikke trenger gjennom luften i bladets riller.
– Prinsippet er ikke nytt, men her har man gått enda lengre. Disse forskerne ser på det dynamiske forløpet, hvordan mønsteret kan påvirke spredningen for kortest mulig kontakttid.
Mindre kontaktid
Når vannet treffer overflaten og sprer seg utover til en tynn film, vil vannets masse være mindre over uthevningene i strukturen, enn utenfor. Siden massen er mindre vil vannet trekke seg sammen raskere ved uthevningene, og dermed bryte opp vannfilmen.
Mindre vannflater bruker mindre til til å trekke seg sammen til perler som spretter av overflaten. Dermed er kontakttiden kortere.
På denne måten klarer man å redusere kontakttiden med 40 prosent, sier Varanasi. Måplet er å komme opp i 80-90 prosent.
Denne strukturen kan brukes på mange slags materialer, inkludert aliminium, skriver forskerne.
Les også: Denne kjøler en colaboks på 45 sekunder
Praktiske problemer
Professor Finn Knut Hansen mener det er praktiske problemer knyttet til bruken av et slik materiale.
– Problemet er hvordan det holder seg over tid. Slike vannavstøtende flater kan fort bli møkkete, og da virker dee ikke lengre. Man har forelslått tilsvarende teknologi for å få ekstremt god gli på skiene. Men skiene blir desverre for fort møkkete.
Han er også skeptisk til bruk av slike materialer i høyenergi-strukturer som flymotorer og vindturbiner.
– Jeg tror ikke det ville holde veldig lenge, det er alt for stor påkjenning. Dette fungerer godt på lotusblader, men ingen sitter og gnir på disse bladene. Det er morsomt at de klarer å demonstrere det, men teknologien er lite praktisk foreløpig, sier Hansen.
Inspirert av sommerfugler
Forskerne ved Massachusetts Institute of Technology kan fortelle også at de er inspirert av strukturer i små, naturlige overflater, som sommerfuglvinger og på lotusblader.
I andre forskningsmiljøer er man begeistret, og overveldet av hvor enkelt det hele er.
– Ideen bak er så enkel, og det burde har vært åpenbart, men det skjønner man ikke før man får se det, sier Neil Shirtcliffe som forsker på det samme ved Hochschule Rhein-Waal i Tyskland til chemistryworld.
Les også:
Dette tauet er sterkere enn skuddsikre vester
