Bij de Duitse Universität Freiburg hebben onderzoekers een nieuw waterafstotend materiaal ontworpen. Het bijzondere is dat dit materiaal ook zelfherstellende eigenschappen heeft. Zet er een kras in en er treedt een mechanisme in werking dat ervoor zorgt dat de buitenste laag loskomt.
Waterafstotende (hydrofobe) materialen kennen we al een tijdje. Je kunt er medische instrumenten mee coaten, de ramen van auto’s mee droog houden, of een ketchupfles ontwerpen die vanzelf beter leegloopt (lees: 'Ketchup plakt niet langer vast aan fles'. Vaak komt de inspiratie van ingenieurs bij het ontwerpen van die waterafstotende materialen uit de natuur, bijvoorbeeld van het blad van de lotusbloem of van een vleesetende plant die met een extreem glibberig oppervlak insecten in de val lokt (lees: ‘Glibberig materiaal van vleesetende plant nagebootst’).
Zelfherstellend
Nu voegen wetenschappers van de Duitse Universität Freiburg daar een nuttige eigenschap aan toe. Ze hebben een mechanisme ontworpen waarmee een waterafstotend materiaal ook zelfherstellend wordt. Dankzij het werk van de Duitsers wordt zo’n waterafstotend materiaal beter bestand tegen krassen.
De basis van het bijzondere materiaal is een drietal op elkaar gestapelde laagjes: onderop een laagje zeer waterafstotend nanogras (een woud van kleine, rechtop staande naaldjes) van silicium; in het midden een laagje in water oplosbare polymeer; en vervolgens daar bovenop een – opnieuw – waterafstotende laag, nu van de polymeer PFA.
Kras
In proeven brachten de onderzoekers een kras aan in dit materiaal, waarna het proefstuk in water werd ondergedompeld. Nu stroomde water in de kras, zodat ter plekke een beetje van het polymeer van de middenlaag oploste. Dit zette een proces (zie figuur hieronder) in gang waarbij de hele bovenlaag loskwam van de rest; de ‘huid’ liet los; het mechanisme doet denken aan hoe slangen eens in de zoveel tijd hun huid afstoten. Wat overbleef was – na oplossen van de rest van het polymeer – de derde laag, die nu de buitenste was geworden.
Vervellen
Dit is pas de eerste demonstratie van het nieuwe materiaal. Meer onderzoek is nodig om het bovenste materiaal steviger te maken, zodat niet ieder klein krasje meteen het ‘vervellen’ van het materiaal in gang zet. En misschien nog wel belangrijker: om dit trucje in de praktijk te kunnen gebruiken, heb je een veelvoud van deze gestapelde drie laagjes nodig. Anders zou een materiaal al na één krasje al zijn waterafstotende eigenschappen verliezen.
Beeldmateriaal American Chemical Society
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.