ידענים: ביומימטיקה - חיקוי הטבע

מאת 10 ביולי 2017 אין תגובות

חוקרים פיתחו משטח דוחה מים בעל יכולת תיקון עצמית, בהשראת מנגנון השלת העור של הנחש. 

מקור: pixabay.

מקור: pixabay.

מאת: יוסי כהן

למשטחים דוחי מים (הידרופוביים) יש שימושים רבים וחשובים, כמו בשמשות קדמיות ברכבים, ובבקבוקים המכילים נוזלים צמיגים כמו קטשופ, מיונז, סירופים, חומרי ניקוי, ועוד. עד היום פותחו חומרים סופר הידרופוביים בעלי מבנים ננומטריים, בהשראת עלי הלוטוס או פשפשים "רצי – מים". החיסרון העיקרי בחומרים שפותחו עד היום הוא רגישותם לנזקים מכניים כמו שריטות מעצמים חדים, הפוגעות ברצף השכבה ההידרופובית, וגורמות בשל כך לאיבוד יכולתם לדחות מים.

קבוצת מדענים מאוניברסיטת פרייבורג בגרמניה,בראשות  J. Ruhe, פתרו בעיה זו ע"י פיתוח מבנה סופר הידרופובי בעל יכולת תיקון עצמית (self- healing), בהשראת מנגנון השלת העור של הנחש. הנחש משיל את עורו עם התארכותו, השכבה העליונה מוסרת ונחשפת שכבת אפידרמיס תחתונה. ההשראה הובילה לתכנון משטח הידרופיבי בעל יכולת תיקון עצמי של שריטות ע"י השלת השכבה החיצונית השרוטה והפגומה וחשיפת השכבה התחתונה, שכבת סיליקון סופר הידרופובית.

למעשה התכן המוצע של המשטח "בר התיקון" של Ruhe מורכב משלוש שכבות, אחת מעל השנייה. השכבה העליונה היא פילם הידרופובי על בסיס הפולימר Perfluorodecyl Acrylate (PFA) , הידוע גם בשם "nanograss". יכולת דחיית המים של ה-"nanograss" נובעת ממבנה ננומטרי של חלקיקים בצורת קונוס, הבולטים מעל פני השטח. השכבה האמצעית מורכבת מפולימר מסיס מים Polyvinylpyrrolidone (PVP), המשמש ליישומים רפואיים, והשכבה התחתונה היא פילם סופר הידרופובי מסיליקון.

הרעיון הוא שכאשר השכבה העליונה נשרטת חודרים מים דרך השריטה וממסים את השכבה הפולימרית האמצעית. כתוצאה מכך השכבה הפגומה העליונה משתחררת מהמבנה, ונחשפת שכבת הסיליקון הסופר הידרופובית התחתונה.

המדענים מדווחים שהמבנה החדש "בר-התיקון" עדיין בשלבי פיתוח במעבדה, כאשר המטרה העיקרית היא לחזק את עמידות השכבה העליונה לשריטות שפוגעות בשכבות התחתונות.

אם יצליחו במשימתם זו הפטנט שלהם של מבנה רב שכבתי יקדם פיתוח מוצרים דוחי מים "ברי –תיקון".

מקור הידיעה

הוספת תגובה

  • (will not be published)