Wat gebeurt er als een druppel water op een lotusblad valt? Het is geen filosofische vraag, maar een natuurverschijnsel dat wetenschappers hebben bestudeerd, en proberen te begrijpen, voor honderden jaren.

De druppel water valt, stuitert, en rolt spoorloos weg - waardoor het blad schoon en waterafstotend blijft.

Nu geloven wetenschappers van het Nokia Research Center in Cambridge dat ze hetzelfde effect op je telefoon kunnen nabootsen, met behulp van nanotechnologie.

Chris Bower, de Principal Scientist bij het NRC in Cambridge, vat het samen:

"Zoals veel wetenschappers proberen we te kopiëren wat de natuur al duizenden jaren perfect doet."

Om de waterbestendige, en vlekbestendig, kwaliteiten van een lotusblad Het team van NRC bevindt zich in de laatste fase van het ontwerpen van een superhydrofobe coating die op de buitenkant van een mobiele telefoon wordt aangebracht.

Als je ooit een koekenpan met antiaanbaklaag van Teflon hebt gebruikt, ben je bekend met de gewone hydrofobe coatings die al beschikbaar zijn, maar superhydrofobe coatings voegen een nanostructuur toe om een ​​luchtlaag over het oppervlak op te vangen die ervoor zorgt dat er nooit een druppel water bij komt .

Chris Bower maakt twee draagbare Nokia doolhoftegels om het verschil te demonstreren. Eerst laat hij water vallen op een oppervlak dat helemaal geen coating heeft:“Het water verspreidt zich, zoals dit, en bedekt het oppervlak, ' zegt hij.

Dan laat Bower een druppel water op het doolhof vallen met de gewone hydrofobe coating. Als voorspeld, het water behoudt zijn vorm, en je kunt hem – een beetje onzeker – door het doolhof leiden.

Het doolhof proberen met de superhydrofobe coating maakt een dramatisch verschil:het water valt en stuitert bijna weer omhoog, strak tegen elkaar aan - en glijdt dan bijna over het oppervlak.

Bower legt uit:“Een hydrofobe coating – zoals Teflon – heeft een lage oppervlakte-energie en een hoge contacthoek van 120 graden, waardoor water discrete druppeltjes vormt op het oppervlak.”

Hij legt verder uit dat superhydrofobe coatings een contacthoek hebben die 180 graden kan benaderen - en de vloeistof vormt discrete druppels die letterlijk van het oppervlak stuiteren:

“Het verschil is de nanogestructureerde coating, lucht vasthouden aan de interface, dat zorgt ervoor dat de vloeistof nooit het oppervlak raakt.”

Het maken van de nano-coating kan op verschillende manieren:“Er zijn hele dunne nano-coatings die in wezen gewoon een laag moleculen afzetten, of meer conventionele coatings van fluorpolymeren of siliconen die enkele micrometers dik kunnen zijn. Het kan worden gedeponeerd vanuit een oplossing, gespoten, of ondergedompeld.”

Het team van de NRC in Cambridge heeft een demonstratie opgezet van een Nokia Lumia 710 die is behandeld met een superhydrofobe coating die in hun laboratoria is gemaakt.

Het water valt op de superhydrofobe gecoate Lumia710, stuitert, en rolt weg - vallend op een dunne laag grafeen eronder die ook is behandeld met een superhydrofobe coating.

In dit geval fungeert de grafeenlaag als een sensor die de waterdruppel detecteert en een hogesnelheidscamera activeert om slow motion-films vast te leggen, zodat je de druppel kunt zien weerkaatsen van een superhydrofoob oppervlak.

Bower schat dat grafeen waarschijnlijk een aanzienlijke impact zal hebben op mobiele apparaten:

“Grafeen is het ultieme oppervlak, het heeft geen bulk, dus het is erg gevoelig. Het is het sterkste bekende materiaal, het is het hardst bekende materiaal, het heeft 100 keer betere elektrische prestaties dan silicium.”

Grafeen wordt al gebruikt in antistatische coatings, en Bower zegt dat het waarschijnlijk zal worden gebruikt als een directe vervanging voor de transparante geleider Indium Tin Oxide in beeldschermen.

Dus wat kan een superhydrofobe coating op je telefoon eigenlijk doen?

Bower kan niet garanderen dat u met uw mobiele telefoon in diepe zeeën kunt duiken en dat deze er ongedeerd uit zal komen - de gaten en lijnen in een mobiele telefoon maken het moeilijk te garanderen dat deze ooit volledig waterdicht zal zijn.

Maar een superhydrofobe coating maakt het waarschijnlijk dat je je telefoon in een kom met water kunt laten vallen, of in een kopje koffie, en het zal overleven.

“Het zal de waterbestendigheid verbeteren, vingerafdrukbestendigheid en antireflectie-eigenschappen van het apparaat.”

Hoewel de technologie al aanwezig is om de binnenkant van een telefoon te coaten, Bower zegt dat het veel moeilijker is om een ​​coating te maken die sterk genoeg is om als externe coating te gebruiken:

“De grootste uitdaging is om nanostructuren robuust genoeg te maken om de dagelijkse slijtage te weerstaan. Je zou nu een superhydrofobe coating in een apparaat kunnen plaatsen omdat mensen het niet kunnen afbreken, het kan niet in je zak worden rondgegooid. Het aan de buitenkant plaatsen is veel, veel harder. Maar je wilt het aan de buitenkant, want daar zie je de effecten van het echt schoon houden van je telefoon.

Het team van de Nokia NRC in Cambridge is "best close", hij zegt, voor het perfectioneren van een robuuste superhydrofobe buitencoating.

Superhydrofobie is slechts een onderdeel van het bouwen van een nieuwe vorm van telefoons. In de Cambridge NRC werkt het team aan het gebruik van nanotechnologie om telefoons te maken die niet alleen overleven als ze worden ondergedompeld in vloeistoffen, maar dat kan ook rekken, buigen en buigen:

“We creëren een nieuw soort interactiviteit, Bower zegt, "Een geheel nieuwe haptische taal voor hoe je je telefoon gebruikt."

Toch, Bower voegt toe, de natuur zegeviert nog steeds. Niemand heeft nog een superhydrofobe coating gemaakt die zichzelf kan herstellen, als een lotusblad. Dat is de uitdaging die nog voor ons ligt.