Yhteisen testausmenetelmän puute hidastaa itsepuhdistuvien ja jäätymättömien materiaalien kaupallistamista
Vesipisarat vierivät superhydrofobisella pinnalla. Veteen upotettu superhydrofobinen pinta aiheuttaa hylkivyydellään veteen painauman, ja veden alla oleva pinta heijastaa peilimäisesti, koska veden ja superhydrofobisen pinnan välillä on mikroskooppinen ilmakerros. Kuva Mika Latikka / Aalto-yliopisto
Superhydrofobisten eli erittäin vettähylkivien materiaalien testausmenetelmät tulisi yhdenmukaistaa, jotta tieto materiaalien kestävyydestä olisi luotettavaa ja vertailukelpoista. Näin esimerkiksi itsepuhdistuvien ja jäätymättömien materiaalien tutkimustyötä päästäisiin laajamittaisesti soveltamaan kaupallisissa tuotteissa, esittävät Aalto-yliopiston tutkijat arvostetun Science-lehden kirjoituksessa.
Nykyisin tutkimusryhmät ympäri maailmaa käyttävät monenlaisia testejä tutkiessaan superhydrofobisten materiaalien kestävyyttä ja kulumista. Tutkijat ovat käyttäneet pintojen testaukseen muun muassa edestakaista hankausta, pyörivää hankausta, hiekkapuhallusta ja vesisuihkua. Eri menetelmillä saatuja tuloksia ei kuitenkaan voi vertailla keskenään, mikä vaikeuttaa parhaiden materiaalien löytämistä sovelluksiin.
– Siksi ehdotammekin, että tutkijat alkaisivat käyttää standardoitua menetelmää testatessaan vettähylkivien materiaalien kulumista ja kestävyyttä. Mielestämme paras yleismenetelmä olisi materiaalin edestakainen hankaus erimerkiksi hiekkapaperilla. Testiä varten tulisi tietysti määritellä hankauksen paine, hankausmatka ja käytettävät hankausmateriaalit, kertoo professori Robin Ras.
(A) Kulutustesti edestakaisella hankauksella. (B) Superhydrofobisella pinnalla vesipisara vierii lähes vastuksetta, koska veden ja superhydrofobisen pintakuvion väliin jää ohut ilmakerros. (C) Pisara jää kiinni vahingoittuneeseen pintakuvioon.
Ehdotetun menetelmän etuna on muun muassa testausmateriaalien helppo saatavuus sekä testilaitteiston yksinkertainen rakenne.
– Kulutustesti yksin ei kuitenkaan vielä riitä selvittämään sitä, miten kulutus on vaikuttanut materiaalin vedenhylkivyyteen. Tarvitaan vielä oikeanlaiset mittaukset vesipisaroilla, jotta pinnan kestävyys voidaan arvioida, selvittää tohtorikoulutettava Tuukka Verho.
Pinnan superhydrofobisuutta mitataan usein vesipisaran muodon perusteella eli sillä, kuinka pallomaisen pisaran vesi muodostaa pinnalle. Tämä niin sanottu staattinen kontaktikulma ei tutkijoiden mukaan kuitenkaan kerro riittävästi kulumisen vaikutuksista, sillä usein vesi pisaroituu kuluneelle pinnalle hyvin mutta ei enää valu helposti pinnalta pois. Siksi tutkijat kehottavat mittaamaan aina myös pisaran liikkuvuutta esimerkiksi kallistustestillä.
Tutkijat toivovat, että ehdotus herättää keskustelua superhydrofobisten materiaalien tutkijoiden keskuudessa, jotta testausmenetelmät saataisiin yhdenmukaistettua ja yritykset pääsisivät tuomaan sovelluksia markkinoille. Edestakaisen hankaustestin lisäksi tarvitaan myös lisätestejä selvittämään muun muassa tekstiilien pesemisen vaikutuksia sekä ulkona käytettävien materiaalien säänkestävyyttä.
äپٴᲹ:
Professori Robin Ras
Aalto-yliopisto, teknillisen fysiikan laitos
p. 050 4326 633
robin.ras@aalto.fi
ճٰܳ쾱ܲä:
Tohtorikoulutettava Tuukka Verho
tuukka.verho@aalto.fi
Aalto-yliopisto
Teknillisen fysiikan laitos
ճٰܳ쾱ܲä:
Science-lehden kirjoitus
Lue lisää uutisia
Maamme, kaikkien -näyttely tarkastelee henkilökohtaista ja kansallista identiteettiä
Helsingin Taidehallissa avautunut Suomalaisten taidesäätiöiden yhdistyksen 20-vuotisjuhlanäyttely kysyy: keiden tarinoista Suomi rakentuu? Näyttelyn on kuratoinut FT, dosentti Annamari Vänskä.
TET-harjoittelija Dorotea Bjelicic: "Haluan isona kehittää jotain uutta ja omaperäistä"
Teknillisen fysiikan laitoksella TET-harjoittelijat pääsevät selvittämään millaista on työskennellä tutkijana laboratoriossa.
Koneoppiminen purkaa avaruuden kemian arvoituksia
Tähtitieteilijät voivat havaita tähtipölyssä monimutkaisia kemiallisia “sormenjälkiä” – mutta monia niistä ei ole vielä tunnistettu. SpaceML-hanke yhdistelee koneoppimisen simulaatioita ja laskennallista kemiaa, jotta tutkijat voivat selvittää miten molekyylit muodostuvat ja kehittyvät avaruudessa.