Eine mögliche Antwort zum Schutz gegen chemische / biologische Arbeitsstoffe , Kraftstofflecks und Kaffeeflecken

Die jüngste Entdeckung von der Air Force Office of Scientific Research ( AFOSR ) geförderten kann sehr wohl zu einem Prozess, der nicht nur profitiert jeden uniformierten Service Mitglied des Department of Defense führen, aber alle anderen auch : Schutz vor chemischen / biologischen AGENTUREN , um selbstreinigende Kleidung , um mühelos Wärmemanagement, Kraftstoffaufbereitungsowie eine verbesserte Kontrolle der Dichtheit - vor allem Öl und Kraftstoffe.

Im Jahr 2006 AFOSR Program Manager Dr. Charles Lee finanziert Professor Gareth McKinley am Massachusetts Institute of Technology erkunden Nanokomposit- Technologie für Defense -Anwendungen. Anish Tuteja ein MIT- Doktorand an der Zeit war die ungewöhnliche Oberflächeneigenschaften eines Nanokomposit mit fluorierten Nanopartikeln zu nutzen , um eine superoleophobe Oberfläche erstellen. Nach dem Abitur, Tuteja zog nach University of Michigan in Ann Arbor, wo er derzeit ein Assistent Professor für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen , spezialisiert in der chemischen Verfahrenstechnik und Polymerwissenschaften und Technik. Er trug einen Young Investigator Programm Stipendium AFOSR im Jahr 2011 verliehen , und fuhr fort, die gleiche Linie der Forschung am MIT begann durch. Seine Teammitglieder waren Doktorand Shuaijun Pan und Postdoc Arun Kota sowie Zusammenarbeit mit Dr. Joseph Mabry , von der Raketenantriebsspartedes Air Force Research Laboratory , auf der Edwards AFB, California .

In ihrer aktuellen Papier, " Superomniphobic Oberflächen für effektive chemische Abschirmung , " in der aktuellen Ausgabe des Journal of the American Chemical Society, Tuteja und sein Team haben Oberflächen, die effektiv durchführen gezeigt " chemischen Abschirmungen gegen nahezu alle Flüssigkeiten. "

Um dies zu ermöglichen , werden Oberflächen mit einem nanoskaligen Beschichtung, die rund 95 Prozent Luft, die wiederum stößt Flüssigkeiten aus einem beliebigen Material in seiner Klasse , wodurch sie buchstäblich abprallen die behandelte Oberfläche ist vorbereitet. Die Oberflächen " besitzen hierarchischen Skalen der einspringenden Textur, die die solide deutlich zu reduzieren . - Flüssigkeitskontaktfläche" Es läuft alles auf die Steuerung , wie viel Kontakt die Flüssigkeit schließlich mit der behandelten Oberfläche . Um zu erreichen , dass die Forscher wenden die nanoskaligen Beschichtung mit einem Prozess namens Elektrospinnen - mit einer elektrischen Ladung an feinen Teilchen von Feststoff aus einer flüssigen Lösung abgeleitet erstellen.

Die Beschichtung ist eine Mischung aus vernetztem " Polydimethylsiloxan " oder PDMS und flüssigkeitsbeständigennanoskaligen Würfel von der Air Force , die Kohlenstoff , Fluor, Silicium und Sauerstoff enthalten, entwickelt. Während der chemischen Materialeigenschaften wichtig ist, so ist seine Beschaffenheit, da es schmiegt sich die Porenstruktur des welcher Oberfläche sie aufgebracht wird , und erzeugt ein feines Netz von Lufttaschen innerhalb dieser Poren , so dass jede Flüssigkeit, die in Kontakt mit der Beschichtung kommt es kaum berühren einer festen Oberfläche .

Laut Dr. Tuteja , wenn eine unbehandelte Oberfläche und eine flüssige get in unmittelbarer Nähe ", sie erfüllen eine kleine positive oder negative Ladung auf einander, und sobald die Flüssigkeit in Kontakt mit der festen Oberfläche kommt, wird es anfangen zu verbreiten ... wir haben drastisch reduziert die Wechselwirkung zwischen der Oberfläche und dem Tröpfchen . " Durch den Kontakt zwischen der behandelten Oberfläche und der Flüssigkeit wirksam zu beseitigen , gibt es fast keinen Anreiz für die Flüssigkeit zu verteilen , die als solche die Tröpfchen intakt bleiben , die Interaktion nur mit Molekülen selbst und Beibehaltung ihrer Kugelform .

Das Forscherteam hat mehr als 100 Flüssigkeiten getestet und nur zwei , die in der Lage , um die Beschichtung durchdringen waren : sie sind beide Fluorchlor waren - Chemikalien, die in Kühlschränken und Klimaanlagen verwendet . In Tuteja Labor Demonstrationen der Oberfläche abgestoßen Kaffee, Sojasauce und Pflanzenöl sowie toxische Salzsäure und Schwefelsäure , und die Oberflächen sind ebenfalls unempfindlich gegen Benzin und verschiedene Alkohole .

Dieses Programm ist von besonderem Interesse für die Luftwaffe und das Department of Defense , denn es kann für selbstreinigende Oberflächen (insbesondere , integraler atmungsaktive Schutz chemischen / biologischen Kriegsführung Verteidigung in einheitlicher Kleidung und Sensorsysteme ) , die Verbesserung der Wärmemanagement Effizienz in der Phase zu ändern Kühlsysteme , Kraftstoffaufbereitung und die Kontrolle von Öl- und Kraftstoffleckagenin Raketen und Flugzeuge. Nicht zu vergessen, den Schutz vor der täglichen Kaffee verschütten .