ابتكار طلاء “ذاتي التنظيف” مقاوم للبكتيريا والماء

كريتر نيوز / علوم

ابتكر باحثون بجامعة “إلينوي” الأميركية طلاءً جديداً يقاوم التجمد، ومضاد للضباب والبكتيريا والقاذورات، ويتمتع بميزتي التنظيف والشفاء الذاتي.
وبحسب دراسة نُشرت في دورية “نيتشر: كومينكيشنز” العلمية، يتحمل الطلاء الجديد الخدوش والضربات على الرغم من أنه فائق النحافة ورخيص الثمن.
ووجدت الدراسة أن مجموعة من الصفات التبخرية السريعة لبوليمر متخصص يحتوي على شبكة من الروابط الديناميكية بين ذراته، تساعد في تكوين طبقة مقاومة للماء وذاتية الشفاء بسماكة نانوية. 

تعزيز إنتاج الطاقة

ويُمكن استخدام ذلك الطلاء في تعزيز كفاءة محطات الطاقة البخارية، والتي تعد أكبر منتج للكهرباء على مستوى العالم، باستخدام هذه الأنواع من الطلاءات في مكثفاتها. فطلاء أسطح المكثفات، يجعلها أكثر مقاومة للماء وأكثر كفاءة في تكوين قطرات الماء، ما يحسّن من عملية نقل الحرارة.
تواجه الطلاءات الرقيقة التقليدية العديد من مشاكل المتانة عند استخدامها في محطات توليد الطاقة البخارية، إذ يمكن أن تتكسر الطلاءات في أسابيع، وأحياناً حتى خلال ساعات. 
ومثل هذا العمر القصير يجعل التطبيق الواقعي للطلاء غير عملي، وبالتالي شكلت عملية طلاء مكثفات المحطات البخارية تحدياً أساسياً في العلوم الميكانيكية وعلوم المواد لنحو ثمانية عقود. 
للتغلب على تلك المشكلة يضطر المهندسون الآن لاستخدام طلاء سميك أكثر متانة، لكن ذلك النوع من الطلاءات يقلل من انتقال الحرارة ويقوض الفوائد المرتبطة بالطلاء.

تلافي عيوب الطلاء التقليدي

وأظهرت الدراسات السابقة أن معظم الطلاءات الرقيقة لها العديد من العيوب من ضمنها الفجوات. وحين يخترق البخار تلك الفجوات يؤدي إلى التفكك التدريجي للطلاء، لذلك كان الهدف تطوير غشاء رقيق خالٍ من الثقوب ومقاوم للماء يعزز كفاءة الطاقة الإجمالية لمحطات الطاقة البخارية.
ويمكن لمواد “الشفاء الذاتي” أن تعيد تدوير نفسها ومعالجة تلك الثقوب. وقد وجد الباحثون أنه يمكننا الاستفادة بنجاح من تلك المواد ما يسمح للطلاء بإصلاح نفسه ذاتياً استجابةً للخدش أو لمنع الثقوب من الظهور.
ويمكن للطلاء الجديد الذي أطلق عليه الباحثون اسم dyn-PDMS أن يغلف بسهولة على مواد في طبقات نانوية على أسطح مختلفة مثل السيليكون أو الألومنيوم أو النحاس أو الفولاذ.
يفترض الباحثون أن الطلاءات فائقة النحافة التي تم تطويرها في هذه الدراسة تقدم حلاً للمواد المستدامة المقاومة للماء.