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Zu Ihrer Information: Wovor hat Wasser am meisten Angst?

2021

Die Forscher haben versucht, ultra-hydrophobe Materialien herzustellen - wasserabweisende Materialien -, da die Kondensation von Dämpfen die Energieeffizienz industrieller Prozesse beeinträchtigen kann. Dazu gehören die Erzeugung von Kernkraft, die Wassernutzung, der Transport, die Entsalzung und die Klimatisierung. Mit dem richtigen Material könnten diese ressourcenintensiven Prozesse jedoch kostengünstiger werden.

MIT eingeben. Dort entwickelten die Forscher Lubricant Imprägnated Surfaces (LIS), ein Material, das so hydrophob ist, dass Wassertropfen direkt von ihm abrutschen. "Wir können zeigen, dass Wasser abrutschen kann, wie Ketchup-Forscher Kripa Varanasi sagt. Wenn Sie jemals einen Hot Dog gegessen haben, wissen Sie, dass dies ein rutschiges Material sein muss.

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Selbst wenn man es Material nennt, ist es glatt. LIS wird genauer definiert als eine Wechselwirkung zwischen zwei Materialien: einem Schmiermittel wie Öl und einer hydrophoben Oberfläche. Die Oberfläche ist mit mikroskopischen Unebenheiten bedeckt, die jeweils etwa die Größe einer roten Blutkörperchen haben. Das Schmiermittel füllt dann den Raum zwischen den Unebenheiten aus, und zusammen stoßen sie kondensierendes Wasser 10.000-mal schneller ab als eine Oberfläche, die nur eine hydrophobe Struktur aufweist.

Ist LIS das hydrophobste Material der Welt - oder wie auch immer Sie es nennen möchten? Nun ... das ist auch kompliziert. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Hydrophobizität zu messen, und verschiedene Arten von Experimenten, um dies zu zeigen. Nehmen Sie dieses extrem hydrophobe Nanoröhrenmaterial. Wasser prallt davon ab. Beobachten:

Diese Nanoröhren müssen viel hydrophober sein als LIS, oder? Schließlich stoßen sie Wasser sofort ab, wohingegen bei LIS das Wasser nur verklumpt und abrutscht.

Nicht so schnell. Materialien wie die hier gezeigten Kohlenstoffnanoröhrenwälder eignen sich hervorragend, wenn einzelne Tropfen auf die Oberfläche gelegt werden. Übliche hydrophobe Materialien zeigen ihre hervorragenden wasserabweisenden Eigenschaften aufgrund von Lufteinschlüssen, die den Kontakt von Wassertropfen mit dem Untergrund verringern. Aber sie verlieren diese Lufteinschlüsse, wenn Sie versuchen, Wasser darauf zu kondensieren. Wenn wir Kontaktwinkel messen, während ein Tropfen von einer Oberfläche abprallt, würden Sie sagen, dass die Nanoröhren die hydrophobsten waren. Wenn wir jedoch den Abrollwinkel messen, der während eines Kondensationsexperiments durchgeführt wurde, würde LIS gewinnen. (Um den Abrollwinkel zu messen, neigen Sie die Oberfläche und messen den Winkel, in dem sich das Tröpfchen zu bewegen beginnt.)

Die MIT-Forscher hoffen, dass ihr Design, das in der August-2012-Ausgabe von ACS Nano erschien, auf mehrere Substrate und Schmiermittel anwendbar sein wird. "Was dies attraktiv macht, ist, dass Sie Kondensationsrohre aus Stahl oder Titan texturieren können. Sie können dies auf Metalle oder Keramik oder Kunststoffe anwenden, sagt Varanasi." Wenn Sie sicherstellen, dass die Oberfläche und das Schmiermittel kompatibel sind, können Sie dies erreichen. "

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