Het meest gladde oppervlak ter wereld is gecreëerd: waar dient het voor?
Technologische evolutie bestaat niet altijd uit grote ontdekkingen die de manier veranderen waarop we met de wereld omgaan. Vaker lijken sommige ontdekkingen op het eerste gezicht misschien klein, maar ze openen een universum van toepassingen die echt revolutionair kunnen zijn. Een perfect voorbeeld zou de studie kunnen zijn van een team onderzoekers van de Aalto University, die bij het analyseren van de interactie tussen waterdruppels en vaste oppervlakken het meest gladde oppervlak ter wereld ontdekten. Laten we eens kijken waar het over gaat.
Het meest gladde oppervlak ter wereld: hoe werkt het?
Ekaterina Osmekhina/Aalto University
Water is een stof die veel aspecten van ons dagelijks leven beïnvloedt, en niet alleen als het gaat om overleven, voeding en hygiëne. Van transport tot optica en andere gebieden van toegepaste wetenschap: het begrijpen van de moleculaire dynamiek van waterdruppels is essentieel voor het verbeteren van huishoudelijke en industriële technologieën. Uit dit principe is het onderzoek van de Aalto University naar vloeistofachtige oppervlakken voortgekomen, een nieuw type waterafstotend oppervlak dat waterdruppels kan afstoten.
Het gaat om oppervlakken, zo blijkt uit het onderzoek gepubliceerd in Nature Chemistry, bestaande uit een laagje silicium waarop moleculaire lagen SAM, oftewel Self-Assembled Monolayers, zijn gebonden. Deze laatste zijn zelf-assemblerende monolagen die zijn samengesteld uit moleculen die zich spontaan op een substraat organiseren en als smeermiddel tussen het substraat en water fungeren. De onderzoekers ontdekten dat het oppervlak niet onderhevig is aan wrijving zoals we doorgaans zouden denken, maar dat er in twee gevallen juist sprake is van grotere gladheid:
- wanneer de SAM-dekking op silicium hoog is;
- wanneer de SAM-dekking op silicium laag is.
Kort gezegd, creëerden ze het gladste oppervlak ter wereld.
Onderzoek op nanometrisch niveau: de vreugde van onderzoekers
Freepik
Volgens de hoofdauteur van het onderzoek, Sakari Lepikko, is dit de eerste keer dat onderzoekers erin zijn geslaagd moleculair heterogene oppervlakken te creëren door op een nanometrisch vlak te werken. Door met een bepaalde reactor te werken, kon het team omstandigheden zoals temperatuur, watergehalte en hoeveelheid gebruikt silicium controleren. Sakari Lepikko zei ook dat de resultaten een grotere gladheid lieten zien wanneer de SAM-dekking laag of hoog was, wat ook situaties zijn waarin het oppervlak homogener is. Bij een lage dekking is het silicium-oppervlak het meest voorkomende onderdeel, terwijl bij een hoge dekking SAM het meest voorkomen. Het was niet intuïtief dat zelfs een lage dekking uitzonderlijke gladheid zou veroorzaken.
Waar dient het meest gladde oppervlak ter wereld voor?
Freepik
De innovatieve technologie ontwikkeld door het team van Lepikko belooft talloze toepassingen. In de auto-industrie zou het gladste oppervlak ter wereld bijvoorbeeld de warmteoverdracht in leidingen kunnen verbeteren en kunnen voorkomen dat ruiten beslaan. In de microfluïdica, een recent onderzoeksgebied dat zich bezighoudt met de manipulatie en het transport van zeer kleine hoeveelheden vloeistof, zou de ontdekking kunnen leiden tot de ontwikkeling van zelfreinigende oppervlakken, en meer. Dit is onderzoek dat, volgens Lepikko, veel verschillende toepassingen omvat, variërend van het dagelijks leven tot industriële oplossingen. Op dit moment is het enige echte minpunt van vloeistofachtige oppervlakken, en daarom het meest gladde oppervlak ter wereld, dat SAM-coatings dun zijn en gemakkelijk slijten na fysiek contact. Maar het is een noodzakelijke eerste stap in een onderzoek dat, nadat deze oppervlakken gladder zijn gemaakt, ze ook duurzamer kan maken.
