'Groen' project onder leiding van wetenschappers van Swansea zou duurdere en gevaarlijkere materialen kunnen vervangen die worden gebruikt voor waterdichting en antifouling/fogging.

Er zijn nieuwe materialen ontwikkeld door wetenschappers van het Energy Safety Research Institute (ESRI) van de Universiteit van Swansea, die niet-toxisch is, zuinig en belooft duurdere en gevaarlijkere materialen te vervangen die worden gebruikt voor waterdichting en antifouling/fogging.

Een nieuwe klasse nanomaterialen met instelbare bevochtigbaarheid heeft belangrijke toepassingen, variërend van aangroeiwerende tot waterdichte oppervlakken. Materialen gemaakt door wetenschappers van de Universiteit van Swansea zijn goedkoop, niet-toxisch en kan op verschillende oppervlakken worden aangebracht via spray- of spincoating.

De onderzoekers onder leiding van Dr. Shirin Alexander en professor Andrew Barron rapporteerden hun vondst in het open access-tijdschrift van de American Chemical Society ACS Omega .

De gespraycoate nanomaterialen geven zowel een textuur aan de oppervlakken, ongeacht de ondergrond, en de chemische functionaliteit die het oppervlak kan veranderen van superhydrofiel (waterbevochtiging) naar superhydrofoob (waterafstotend) op basis van de keuze van op maat gemaakte functionaliteit.

Fabricage en testen van materialen met lage oppervlakte-energie tot materialen met hoge oppervlakte-energie werden uitgevoerd door Wafaa Al-Shatty, een masterstudent aan het Energy Safety Research Institute op de Swansea University Bay Campus.

Daar, ze synthetiseerde aluminiumoxide nanodeeltjes met behulp van lineaire en vertakte koolwaterstoffen (met verschillende oppervlakte-energieën) om aan te tonen dat hydrofobiciteit gemakkelijk kan worden afgestemd op basis van de aard van de chemische functionaliteit. Het onderzoek toont aan dat subtiele veranderingen in de organische keten de controle van de bevochtiging van het oppervlak mogelijk maken, ruwheid, oppervlakte-energie en het vermogen van nanodeeltjes om zich als oppervlakteactieve stoffen te gedragen.

Zowel hydrofobiciteit als hydrofiliciteit worden versterkt door ruwheid. Nanodeeltjes met de methoxy (-OCH3) functionaliteit vertonen een hoge oppervlakte-energie en daardoor superhydrofiliciteitseigenschappen. Aan de andere kant verminderen vertakte koolwaterstoffen de oppervlakte-energie. Stekelige (vertakte) ketens zijn de eerste verdedigingslinie tegen water naast oppervlakteruwheid (in beide gevallen veroorzaakt door nanodeeltjes). Dit minimaliseert het contact tussen het oppervlak en waterdruppels, waardoor ze eraf kunnen glijden.

Om superhydrofoob te zijn, een materiaal moet een watercontacthoek hebben die groter is dan 150 graden, terwijl superhydrofiele oppervlakken materiaal zijn waarvan de oppervlakken watercontacthoeken vertonen die kleiner zijn dan 10 graden. Contacthoek is de hoek waaronder het oppervlak van het water het oppervlak van het materiaal raakt.

Het op koolwaterstof gebaseerde superhydrofobe materiaal kan een "groene" vervanging zijn voor dure, gevaarlijke fluorkoolwaterstoffen die gewoonlijk worden gebruikt voor superhydrofobe toepassingen. "Ze zijn ook in staat om de grensvlakspanning van verschillende olie-wateremulsies te verminderen door zich te gedragen als oppervlakteactieve stoffen (surfactanten)", zei Alexander. Het begrip van de relaties tussen de superhydrofobe en superhydrofiele nanodeeltjes en de resulterende oliestabiliteit, emulsie-eigenschappen en grensvlakspanning aan de olie/watergrens is zeer leerzaam en levert inzichten op die de toekomstige ontwikkeling van een grotere efficiëntie bij het terugwinnen van olie door middel van verbeterde oliewinning (EOR)-methoden enorm ten goede kunnen komen.

Het team werkt aan het verbeteren van de duurzaamheid van het materiaal op verschillende ondergronden, evenals kijken naar grootschalige toepassing op oppervlakken.