W walce z brudem: system laserowy pomoże zapobiegać zanieczyszczeniu powierzchni samolotów
Stosowanie powłok wzorowanych na lotosie, którego liście mają właściwości samooczyszczające, staje się coraz bardziej powszechne w wielu różnych dziedzinach, od przemysłu do medycyny. Kiedy woda opada na liście, tworzy spływające po nich kropelki, które zgarniają kurz i brud dzięki złożonej mikroskopijnej i nanoskopowej strukturze powierzchni. Przy wsparciu finansowanego przez UE projektu LASER4FUN, zespół badaczy opracował metodę inspirowaną działaniem liści lotosu, wykorzystującą lasery do wytrawiania precyzyjnych wzorów bezpośrednio na powierzchniach metalowych. Podsumowując ten proces w komunikacie prasowym Instytutu Materiałów i Technologii Wiązki im. Fraunhofera, dr Tim Kunze tłumaczy: „Dzięki naszemu procesowi chcemy zapobiec zaleganiu wszelkich form zanieczyszczeń na powierzchniach samolotów”. Uczony dodaje jednak, że „sukcesem byłoby również, gdyby udało nam się przynajmniej znacznie je ograniczyć”. Efekt liścia lotosu W tym samym komunikacie prasowym czytamy, że inżynierowie zastosowali technikę tworzenia wzorów przy pomocy interferencji laserowej (DLIP). Polega ona na użyciu specjalnych układów optycznych do rozdzielenia pojedynczej wiązki laserowej na kilka wiązek częściowych, które ponownie łączą się ze sobą na powierzchni metalu, która ma być strukturyzowana. W ten sposób powstają precyzyjne i kontrolowane wzory świetlne. „Jeśli wzór interferencyjny zostanie skupiony na blasze tytanowej, wysokoenergetyczne światło lasera topi i dokonuje ablacji materiału w jasnych obszarach, podczas gdy w ciemnych obszarach materiał pozostaje nienaruszony”. Zespół zaobserwował, że wzory te przypominają rzędy kolumn lub dachy z blachy falistej. „Odległości pomiędzy kolumnami można ustawić pomiędzy 150 nanometrami (milionowymi częściami milimetra) a 30 mikrometrami (tysięcznymi częściami milimetra)”. W ten sposób powstaje powierzchnia, na której krople wody nie mogą znaleźć wystarczającej przyczepności. W rezultacie staczają się lub ześlizgują, podobnie jak na liściach lotosu obserwowanych w przyrodzie, zamiast rozlewać się i tworzyć film. Jak wyjaśniono w komunikacie prasowym, takie wodoodporne lub superhydrofobowe powierzchnie można uzyskać także przy użyciu innych technologii. „Obecnie większość podobnych do lotosu powłok na blachach, szklankach czy armaturze łazienkowej jest produkowana przy pomocy specjalnych procesów. Główną zaletą tych metod powlekania jest to, że pozwalają one na obróbkę dużych powierzchni. Jednakże powłoki takie starzeją się z czasem, mogą łatwo ulec uszkodzeniu i częściowo nie spełniają nowych unijnych przepisów środowiskowych”. Naukowcy podkreślają, że struktury wytworzone metodą DLIP mają wieloletnią trwałość i nie szkodzą środowisku. Poza testowaniem powłok strukturyzowanych laserowo na skrzydle samolotu zespół bada również inne zastosowania nanostruktur przypominających liście lotosu. Naukowcy sugerują, że technologia ta mogłaby zostać wykorzystana w zabezpieczeniach przed fałszerstwami lub do poprawy biokompatybilności implantów chirurgicznych, np. tych stosowanych w stomatologii. Zgodnie z informacjami podanymi w serwisie CORDIS, realizowany aktualnie projekt LASER4FUN (EUROPEAN ESRs NETWORK ON SHORT PULSED LASER MICRO/NANOSTRUKTURING OF SURFACES) ma na celu „strukturyzowanie powierzchni o właściwościach przydatnych w zastosowaniach przemysłowych”. Badacze zajmują się „oddziaływaniem energii lasera z kilkoma materiałami (metalami, półprzewodnikami, polimerami, szkłami i materiałami zaawansowanymi) oraz nowymi funkcjami powierzchni, takimi jak tribologia, estetyka i zwilżalność”. Innym celem projektu jest stworzenie międzynarodowej sieci szkoleniowej dla początkujących naukowców w dziedzinie obróbki metali. Więcej informacji: strona projektu LASER4FUN
Kraje
Hiszpania
