Een team van scheikundige onderzoekers van het Nano Institute van de Universiteit van Sydney heeft oppervlaktecoatings met nanostructuur ontwikkeld die aangroeiwerende eigenschappen hebben zonder gebruik te maken van giftige componenten.

Biofouling - de opeenhoping van schadelijk biologisch materiaal - is een enorm economisch probleem, kost de aquacultuur- en scheepvaartindustrie miljarden dollars per jaar aan onderhoud en extra brandstofverbruik. Geschat wordt dat de toegenomen weerstand op scheepsrompen als gevolg van biofouling de scheepvaartindustrie in Australië jaarlijks 320 miljoen dollar kost.

Sinds het verbod op het giftige aangroeiwerende middel tributyltin, de behoefte aan nieuwe niet-toxische methoden om biofouling van de zee te stoppen is dringend.

Leider van het onderzoeksteam, Universitair hoofddocent Chiara Neto, zei:"We willen graag begrijpen hoe deze oppervlakken werken en verleggen ook de grenzen van hun toepassing, vooral voor energie-efficiëntie. Van gladde coatings wordt verwacht dat ze weerstand verminderen, wat betekent dat objecten, zoals schepen, door water zou kunnen bewegen met veel minder energie nodig."

De nieuwe materialen werden getest op haaiennetten in Watson Bay in Sydney, wat aantoont dat de nanomaterialen efficiënt waren in het weerstaan ​​van biofouling in een mariene omgeving.

Het onderzoek is gepubliceerd in ACS toegepaste materialen en interfaces .

De nieuwe coating maakt gebruik van 'nanowrinkles' geïnspireerd op de vleesetende Nepenthes bekerplant. De plant vangt een laagje water op de kleine structuren rond de rand van de opening. Hierdoor ontstaat een gladde laag waardoor insecten op het oppervlak aquaplaneren, voordat ze in de kruik glijden waar ze worden verteerd.

Nanostructuren maken gebruik van materialen die zijn ontworpen op de schaal van miljardsten van een meter - 100, 000 keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar. Associate Professor Neto's groep in Sydney Nano ontwikkelt materialen op nanoschaal voor toekomstige ontwikkeling in de industrie.

Biofouling kan optreden op elk oppervlak dat langdurig nat is, bijvoorbeeld aquacultuurnetten, mariene sensoren en camera's, en scheepsrompen. Het door de Neto-groep ontwikkelde gladde oppervlak stopt de initiële hechting van bacteriën, het remmen van de vorming van een biofilm waaruit grotere aangroeiende organismen kunnen groeien.

Het interdisciplinaire team van de Universiteit van Sydney omvatte biofouling-expert professor Truis Smith-Palmer van de St Francis Xavier University in Nova Scotia, Canada, die een jaar op sabbatical was bij de Neto-groep, deels gefinancierd door de FNWI-regeling voor bezoekende vrouwen.

In het labortorium, de gladde oppervlakken weerstonden bijna alle vervuiling van een veel voorkomende soort mariene bacteriën, terwijl controlemonsters van Teflon zonder de smeerlaag volledig vervuild waren. Niet tevreden met het testen van de oppervlakken onder streng gecontroleerde laboratoriumomstandigheden met slechts één type bacterie, testte het team ook de oppervlakken in de oceaan, met de hulp van marien bioloog professor Ross Coleman.

Gedurende zeven weken werden testoppervlakken bevestigd aan zwemnetten in de baden van Watsons Bay in de haven van Sydney. In de veel hardere mariene omgeving, de gladde oppervlakken waren nog steeds zeer efficiënt in het weerstaan ​​van vervuiling.

De aangroeiwerende coatings zijn vormbaar en transparant, waardoor hun toepassing ideaal is voor onderwatercamera's en sensoren.