Nanotechnologia
Tkaniny odporne na wodę są niezbędne do wielu dziedzin, ale konwencjonalne powłoki gromadzą się w środowisku, więc prawdopodobnie zostaną wycofane. Zatem naukowcy będą musieli znaleźć bezpieczne substytuty, aby zapełnić tę lukę.
„Większość materiałów, które są określane jako wodoodporne w rzeczywistości nie są całkowicie odporne na wodę.” Mówi Varanasi, profesor inżynierii mechanicznej. „Gdy stoisz w deszczu woda w końcu się przedostanie. Ostatecznym celem jest aby materiały były odpychające, czyli aby krople całkowicie się odbijały. Nowa powłoka zbliża się do tego efektu”
Powłoki stosowane obecnie do wytwarzania materiałów wodoodpornych ogólnie składają się z długich polimerów z perfluorowanymi łańcuchami bocznymi. Kłopot w tym, że krótkołańcuchowe polimery, które były badane, nie mają tak dużej hydrofobowości jak wersje o dłuższym łańcuchu. Innym problemem z istniejącymi powłokami jest to, że są one oparte na cieczy. Zatem tkaninę należy zanurzyć w cieczy, a następnie wysuszyć. To prowadzi do zatykania wszystkich porów w tkaninie, mówi Varanasi, więc tkaniny nie mogą już oddychać. Wymaga to drugiego etapu wytwarzania, w którym powietrze jest wdmuchiwane, aby otworzyć pory, zwiększając koszta i zmniejszając wodoodporność.
Stosując proces powlekania iCVD, który nie zawiera żadnych płynów i można go przeprowadzić w niskiej temperaturze, powstaje bardzo cienka, jednolita powłoka, która podąża za konturami włókien i nie prowadzi do zatykania porów. Następnie przeprowadza się dodatkowy opcjonalny etap, rodzaj piaskowania powierzchni, aby zwiększyć wodoodporność. „Największym wyzwaniem było znalezienie najlepszego miejsca, w którym wydajność, wytrzymałość i kompatybilność z iCVD mogłyby współpracować i zapewniać najlepszą wydajność”, mówi Soto.
Proces ten działa na wielu różnych rodzajach tkanin, mówi Varanasi, w tym z bawełny, nylonu i lnu, a nawet na materiałach niefabrykowanych, takich jak papier. System został przetestowany na różnych rodzajach tkanin, a także na różnych splotach tych tkanin. „Wiele tkanin może czerpać korzyści z tej technologii” – mówi. „Tu jest duży potencjał.”
Powleczone tkaniny poddano testom laboratoryjnym, w tym standardowemu testowi odporności na deszcz używanemu przez przemysł. Materiały zostały zbombardowane nie tylko wodą, ale także różnymi innymi płynami, w tym kawą, keczupem, wodorotlenkiem sodu oraz różnymi kwasami i zasadami. Rezultaty były jak najbardziej pozytywne, ciecze zostały odepchnięte z powierzchni materiałów.
Powlekane materiały zostały poddane wielokrotnym praniu bez degradacji powłok, a także przeszły poważne testy ścierania, bez uszkodzeń powłok po 10 000 powtórzeniach. W końcu, pod ciężkim ścieraniem, „włókno zostanie uszkodzone, ale powłoka nie będzie”, mówi.
Zespół planuje kontynuować prace nad optymalizacją składu chemicznego dla najlepszej możliwej hydrofobowości i ma nadzieję na udzielenie licencji na oczekującą na opatentowanie technologię na istniejącą tkaninę i firmy odzieżowe.
Redaktor: Agata Ducka
Źródło: https://nano-magazine.com/news/2018/6/29/eoorah8n11dx4exqvz888ocsgmk5e5
Członkowie Klastra
Zostań członkiem klastra
