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
Arsi Ikäheimosen väitöstutkimus: Älypuhelin voi paljastaa varhaisia merkkejä masennuksesta
Puhelin taskussa, älysormus sormessa ja aktiivisuusranneke ranteessa: arjessa mukana kulkevat laitteet keräävät lähes tauotta tietoa käyttäjästään. Tämä tieto voi auttaa masennusoireiden seurannassa ja ennustamisessa.
Professor Hironori Yoshida: “Machines should adapt to materials, not the other way around”
Professor of Formgiving believes the future of design lies in embracing irregularity rather than eliminating it. His research combines design, AI and robotics.
Rehtori Ilkka Niemelä kertoo, mitä uusi korkeakoulutuksen ja tutkimuksen visio merkitsee Suomelle ja Aallolle
Aallolla on kykyä ja tahtoa toimia suunnannäyttäjänä vision toteuttamisessa.