Nanotechnologie ve službách automobilek – karosérie aut odpuzují vodu

Aktualizováno 30. dubna 2014 | Rubrika: Čistota vody a rekreace , Co bychom měli vědět o vodě

auto bláto

Automobilka Nissan začala ve svém evropském technickém centru testovat úpravu karoserie odpuzující špínu z kaluží, bláto, každodenní usazeniny prachu i případné olejové skvrny. Jak informuje server osel.cz., principem je nesmáčivá úprava povrchu auta. 

Nesmáčivost není lidským výmyslem, předběhla nás příroda. Díky ní se například nepotopí bruslařky a vodoměrky, vodní ploštice prohánějící se po rybnících. Využívají k tomu  mikroskopické chloupky pokryté tenkou vrstvičkou vodoodpudivého vosku, které pokrývají jejich dlouhé nohy. Chloupky mají navíc i jakési drážkování, bránící uvězněnému vzduchu uniknout. Tajemství těchto povrchů spočívá ve struktuře povrchu materiálu, který je sám vodoodpudivý (hydrofobní neboli vody se bojící nebo vodu nesnášející). Takové  molekuly nebo povrchy neinteragují s vodou, protože nenesou žádný náboj (v molekule převažují nepolární vazby) a tak s vodou tvoří jen málo nebo žádné vodíkové můstky. Pokud povrch vodoodpudivého materiálu opatříme nano výstupky, nebo  jemně gravírujeme v nano rozměrech (drážky se vypalují laserem) získáme super-hydrofobní vlastnosti takového povrchu.

Nano drážkování je nákladné, levněji téhož lze dosáhnout pomocí nátěrových hmot. To je i případ úpravy karoserie Nissanu. Má nést značku ULTRATECH International Inc., a využívat má technologii Ultra Ever Dry. U té je nesmáčenlivost vyjádřena hodnotou 160 – 175 stupňů, což jí řadí do kategorie super-nesmáčivosti.

Pro srovnání, teflonová pánev má kontaktní úhel (stupeň hydrofobnosti) 95 stupňů. U odpuzovačů vody na čelních sklech se úhel blíží 110 stupňům. Oba jmenované případy jsou ale jen hydrofobní. U těch, co mají předponu super, musí být hodnota  nad 150. Polymer americké průmyslové nano ochrany tuto hodnotu přesahuje.  Lak se nanáší  ve dvou vrstvách. Spodní přilne k materiálu a chová se jako základní nátěr, má také antikorozivní vlastnosti. Vrchní vrstva pak vytváří vlastní nano-texturovaný povrch. Polymer vytváří vzorce geometrických útvarů s miriádami mezer. Ty zadržují molekuly vzduchu a vytváří na povrchu plochy vzduchový polštář.  Po takovém povrchu kapky vody, ale i oleje, snadno stékají, protože „bublinky“ vzduchu jim dovolují dotknout se vlastního povrchu jen přibližně 2 – 3 % jejich plochy.

Čím je vzduchový deštník souvislejší, tím pro hydrofobnost povrchu lépe. Tato vlastnost se dá kvantifikovat. Využívá se k tomu tvar kapek, které se na daném povrchu vytvářejí. Konkrétně jde o kontaktní úhel mezi povrchem kapky a povrchem materiálu. U hydrofilních (vodo přilnavých) látek, je tento sklon menší než 30°. Kapky, které jsou drženy pohromadě jen vnitřními elektrostatickými sílami mezi polárními molekulami vody, mají tendenci se co nejvíce „rozplacatět“. U hydrofobních ploch vodoodpudivost zvyšuje kontaktní úhel až na 120°. Kapky jsou deformované na „placky“ mnohem méně. U super-hydrofobních povrchů kontaktní úhel přesahuje 150°. Na takovém podkladu jsou kapky téměř dokonale kulaté. Jen nepatrně je deformuje gravitace (ne přilnavost). Kinetická energie kapek při dopadu na takovou plochu sice způsobí, že se z nich také stane placka, ale jen na okamžik, načež vnitřní elektrostatické síly brzo zajistí její zkompaktnění, což se nám jeví, jakoby po dopadu od materiálu odskakovaly kuličky.

Zdroj: www.osel.cz (redakčně kráceno), ilustrační foto: Nissan

Související rubriky: Čistota vody a rekreace, Co bychom měli vědět o vodě, Podnikání s vodou a zákony, Voda a naše peněženka