(Phys.org) - Een coating op nanoschaal die voor ten minste 95 procent uit lucht bestaat, stoot het breedste scala aan vloeistoffen van elk materiaal in zijn klasse af, waardoor ze weerkaatsen van het behandelde oppervlak, volgens de technische onderzoekers van de Universiteit van Michigan die het hebben ontwikkeld.

Naast super vlekbestendige kleding, de coating kan leiden tot ademende kledingstukken om soldaten en wetenschappers te beschermen tegen chemicaliën, en geavanceerde waterdichte verven die de weerstand op schepen drastisch verminderen.

Druppeltjes van oplossingen die normaal gesproken je shirt of je huid zouden beschadigen, deinzen terug wanneer ze het nieuwe 'superomnifobe oppervlak' raken.

"Vrijwel elke vloeistof die je erop gooit, stuitert er meteen af ​​zonder het nat te maken. Voor veel van de andere vergelijkbare coatings, vloeistoffen met een zeer lage oppervlaktespanning, zoals oliën, alcoholen, organische zuren, organische basen en oplosmiddelen kleven eraan en ze kunnen gaan diffunderen en dat is niet wat je wilt, " zei Anish Tuteja, assistent-professor materiaalkunde en techniek, chemische technologie en macromoleculaire wetenschap en techniek.

Tuteja is de corresponderende auteur van een paper over de coating gepubliceerd in het huidige nummer van de Tijdschrift van de American Chemical Society .

Zij en haar collega's testten meer dan 100 vloeistoffen en vonden er slechts twee die door de coating konden dringen. Het waren chloorfluorkoolwaterstoffen - chemicaliën die in koelkasten en airconditioners worden gebruikt. In het laboratorium van Tuteja, bij een demonstratie, het oppervlak stootte koffie af, sojasaus en plantaardige olie, evenals giftige zout- en zwavelzuren die de huid kunnen verbranden. Tuteja zegt dat het ook bestand is tegen benzine en verschillende alcoholen.

Om de coating aan te brengen, de onderzoekers gebruiken een techniek genaamd electrospinning die een elektrische lading gebruikt om fijne vaste deeltjes uit een vloeibare oplossing te creëren. Tot dusver, ze hebben kleine schermtegels en lappen stof ter grootte van een postzegel gecoat.

De coating is een mengsel van rubberachtige plastic deeltjes van "polydimethylsiloxaan, " of PDMS, en vloeistofbestendige kubussen op nanoschaal ontwikkeld door de luchtmacht die koolstof bevatten, fluor, silicium en zuurstof. De chemie van het materiaal is belangrijk, maar dat geldt ook voor de textuur. Het omhelst de poriestructuur van het oppervlak waarop het wordt aangebracht, en het creëert ook een fijner web in die poriën. Deze structuur betekent dat tussen 95 en 99 procent van de coating daadwerkelijk uit luchtzakken bestaat, zodat elke vloeistof die in contact komt met de coating nauwelijks een vast oppervlak raakt.

Omdat de vloeistof slechts filamenten van het vaste oppervlak raakt, in tegenstelling tot een groter gebied, de ontwikkelde coating kan de intermoleculaire krachten die normaal gesproken de twee toestanden van materie samenbrengen, drastisch verminderen. Deze Van der Waals interactiekrachten worden tot een minimum beperkt.

"Normaal gesproken, wanneer de twee materialen dichtbij komen, ze geven elkaar een kleine positieve of negatieve lading, en zodra de vloeistof in contact komt met het vaste oppervlak zal deze zich gaan verspreiden, " zei Tuteja. "We hebben de interactie tussen het oppervlak en de druppel drastisch verminderd."

Met bijna geen prikkel om zich te verspreiden, de druppeltjes blijven intact, alleen interactie met moleculen van zichzelf, behoud van een bolvorm, en letterlijk weerkaatsen van de coating.

Een classificatie van vloeistoffen die deze coating afstoot, is de zogenaamde niet-Newtoniaanse categorie, waaronder shampoo, vla, bloed, verven, klei en printerinkt, bijvoorbeeld. Dit zijn vloeistoffen die hun viscositeit veranderen afhankelijk van de krachten die erop worden uitgeoefend. Ze verschillen van de Newtonianen, zoals water en de meeste andere vloeistoffen, waarvan de viscositeit hetzelfde blijft, ongeacht de uitgeoefende kracht. Viscositeit is een maat voor de weerstand van een vloeistof tegen stroming bij het uitoefenen van kracht, en het wordt soms gezien als de dikte ervan.

"Niemand heeft ooit het stuiteren van niet-Newtoniaanse vloeistoffen met een lage oppervlaktespanning aangetoond, ' zei Tuteja.