Oppervlakken die zijn gecoat met zeldzame aardoxiden, ontwikkelen pas waterafstotende eigenschappen na contact met lucht. Zelfs bij kamertemperatuur, chemische reacties beginnen met koolwaterstoffen in de lucht. In het journaal Wetenschappelijke rapporten , onderzoekers van de Universiteit van Basel, het Zwitserse Nanoscience Institute en het Paul Scherrer Institute melden dat het deze reacties zijn die verantwoordelijk zijn voor het hydrofobe effect.

Zeldzame aardmetalen zijn metalen die voorkomen in zeldzame aardmineralen. Ze worden tegenwoordig gebruikt in onder andere, autokatalysatoren en batterijen, bij de productie van schermen en lampen, en als contrastmiddel in magnetische resonantie beeldvorming. Door hun brede scala aan toepassingen is er een grote vraag naar zeldzame aardmetalen, en deze vraag neemt voortdurend toe.

Extra toepassingen voor zeldzame aardmetalen werden geopend nadat Amerikaanse onderzoekers in 2013 rapporteerden dat oppervlakken die zijn gecoat met zeldzame aardoxiden waterafstotend worden.

Wetenschappers van de Universiteit van Basel, het Zwitserse Nanoscience Institute en het Paul Scherrer Institute hebben nu samengewerkt met het bedrijf Glas Trösch om deze hydrofobe eigenschappen nader te onderzoeken.

Waterafstotendheid ontwikkelt zich pas na chemische reacties

De onderzoekers bedekten stukjes glas met zeldzame aardoxiden, nitriden en fluoriden en analyseerden hoe goed ze met water bevochtigd konden worden.

Ze konden geen hydrofobe eigenschappen detecteren toen de coating vers was aangebracht. Alleen chemische reacties met gasvormige koolwaterstoffen die in de omgevingslucht worden aangetroffen, hebben de ruwheid van de oppervlakken vergroot en de bevochtiging door water verminderd.

De gasvormige organische verbindingen uit de omgevingslucht worden eerst door het oppervlak geadsorbeerd en reageren vervolgens met de oxiden tot carbonaten en hydroxiden totdat het oppervlak volledig is bedekt met deze verbindingen. Dit proces vindt zelfs bij kamertemperatuur plaats.

"We waren verrast dat het hydrofobe effect werd veroorzaakt door de veroudering van het oppervlak, " zegt professor Ernst Meyer, van het departement Natuurkunde aan de Universiteit van Basel, commentaar geven op de resultaten van het project ondersteund door de Commissie voor Technologie en Innovatie (CTI). Deze conclusies zijn wetenschappelijk zeer veelzeggend omdat katalytische processen ook vaak bij kamertemperatuur plaatsvinden, wat het belangrijk maakt om de fysieke eigenschappen van het oppervlak te begrijpen.

De onderzochte materialen zijn echter, ongeschikt voor de industriële productie van waterafstotende glasoppervlakken, omdat het glas een uitgekiend opslagproces vereist voordat het de gewenste hydrofobe eigenschappen vertoont.