Karlsruhe Teknoloji Enstitüsü (KIT) ve Hindistan Teknoloji Enstitüsü Guwahati (IITG) araştırmacıları, su damlalarını neredeyse tamamen iten bir yüzey malzemesi geliştirdi. Metal-organik çerçeveler (MOF) olarak bilinen yapıları, hidrokarbon zincirleri ekleyerek değiştirdiler. Bu yenilikçi yöntemle elde edilen süperhidrofobik özellikler, çevresel etkilere dayanıklı, kendini temizleyen yüzeyler için umut vadediyor. Çalışma, Materials Horizons dergisinde yayımlandı.
MOF'lar, metal ve organik bağlayıcıların oluşturduğu, gözenekli bir ağ yapısına sahiptir. Bu yapılar, gaz depolama, karbondioksit ayrıştırma ve tıbbi teknolojiler gibi alanlarda dikkat çekmektedir. Araştırma ekibi, ince MOF filmlerine hidrokarbon zincirleri ekleyerek yüzeylerin su temas açısını 160 derecenin üzerine çıkardı. Daha büyük temas açıları, malzemenin su itici özelliklerini artırır.
KIT’den Profesör Christof Wöll, bu yöntemin diğer düz yüzeylere ve kaplamalara kıyasla daha yüksek süperhidrofobik özellikler sağladığını belirtti. Geleneksel MOF tozları yerine, monolitik MOF ince filmlerin kullanılması bu alanda bir ilki temsil ediyor.
Araştırma ekibi, hidrokarbon zincirlerinin MOF'lar üzerinde "yüksek entropili" bir düzensizlik durumu oluşturduğunu, bunun da su itici özellikler için kritik olduğunu saptadı. İlginç bir şekilde, hidrokarbon zincirlerine flor atomları eklenmesi (ör. Teflon'daki gibi) beklenen süperhidrofobik etkiyi sağlamadı, aksine su temas açısını düşürdü. Bu sonuç, bilgisayar simülasyonlarıyla da doğrulandı.
Ayrıca, yüzeyin nanometre ölçeğindeki pürüzlülüğü ayarlanarak suyun yapışma gücü daha da azaltıldı. Su damlaları, çok küçük eğim açılarında bile yüzeyden kayarak malzemenin kendini temizleme özelliklerini artırdı.
IITG’den Profesör Uttam Manna, bu çalışmanın, yüksek entropili moleküler durumun malzemenin özelliklerine olan etkisini teorik olarak da ortaya koyduğunu ve geleceğin hidrofobik malzemelerinin tasarımını değiştireceğini belirtti.
Daha fazla bilgi: Evgenia Bogdanova ve diğerleri, Materials Horizons (2024). DOI: 10.1039/D4MH00899E
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder