רשת הכוללת ציפוי ננומטרי מסוגלת ללכוד נפט בעוד שהיא מאפשרת למים לעבור דרכה ללא כל מגבלה. פיתוח נוסף של טכנולוגיה זו יוכל להוביל לספיגת דליפות נפט בעזרת רשת גדולה
[תרגום מאת ד”ר נחמני משה]
רשת הכוללת ציפוי ננומטרי מסוגלת ללכוד נפט בעוד שהיא מאפשרת למים לעבור דרכה ללא כל מגבלה. פיתוח נוסף של טכנולוגיה זו יוכל להוביל לספיגת דליפות נפט בעזרת רשת גדולה.
חתיכה צנועה של רשת מפלדת אל-חלד במעבדת מחקר באוניברסיטת אוהיו לא נראית כמשהו מרשים במיוחד, אולם היא תוכל להביא לשינוי גדול בתחום של ניקוי סביבתי – מים עוברים בקלות דרך הרשת הזו בעוד שנפט לא, זאת הודות לציפוי דוחה נפט כמעט בלתי נראה לעין הנמצא על גבי פני השטח של הרשת.
בניסויים שלהם, החוקרים ערבבו מים ונפט ושפכו את התערובת הזו דרך הרשת. המים עוברים דרך הרשת ונאספים בתוך מיכל קיבול. הנפט נאסף על גבי הרשת ונשפך בקלות למיכל קיבול נפרד עם הטיית הרשת לכיוונו. הציפוי של הרשת הוא חלק מאוסף ננו-טכנולוגיות שפותחו בהשראת הטבע באוניברסיטת אוהיו ואשר פורטו בכתב העת Nature Scientific Reports. היישומים האפשריים של הטכנולוגיה החדשה משתרעים החל מניקוי דליפות נפט וכלה באיתור מרבצי נפט תת-קרקעיים. “אם נגדיל את הפיסה המעבדתית שלנו, נוכל ללכוד נפט שדלף בעזרת רשת,” אמר Bharat Bhushan, פרופסור להנדסה מכאנית באוניברסיטת אוהיו והחוקר הראשי.
המחקר קיבל את השראתו מעלי צמח הלוטוס, אשר פני השטח המחוספסים שלו דוחים באופן טבעי מים, אך לא חומרים שמנוניים. על מנת ליצור את הציפוי בעל היכולת ההפוכה, כלומר – דחיית שמנוניות – החוקרים בחרו לצפות משטח גבשושי בפולימר הכולל בתוכו מולקולות של חומר פעיל-פנים (surfactant) – אותו חומר המעניק לחומרי ניקוי את יכולתם להרחיק שמנוניות. החוקרים ריססו אבקה דקיקה של ננו-חלקיקי סיליקה על גבי הרשת מפלדת האל-חלד על מנת ליצור פני שטח גבשושיים ולאחר מכן הוסיפו את שכבת הפולימר מעל. כל ארבעת הרכיבים: הסיליקה, החומר פעיל-הפנים, הפולימר ופלדת האל-חלד אינם רעילים ואינם יקרים, מסביר החוקר הראשי. לפיכך, הוא מעריך כי ניתן לייצר רשת גדולה מהסוג הזה שעלותה תהיה פחות מדולר אחד לכל 0.1 מ”ר.
לאור העובדה כי הציפוי הוא בעובי של מאות ננומטרים בלבד (מיליארדית המטר) הוא כמעט ובלתי נראה לעין. כאשר נוגעים בה, הרשת לא מרגישה כגבשושית יותר מרשת שלא עברה ציפוי. הרשת עם הציפוי פחות מבריקה, זאת לאור העובדה כי הציפוי עצמו הוא שקוף בשיעור של 70% בלבד. החוקרים בחרו בסיליקה מאחר וחומר זה מהווה מרכיב בזכוכית והם רצו לבחון את הפוטנציאל של טכנולוגיה זו לפיתוח ציפוי זכוכית דוחה כתמים שמנוניים. החוקרים מצאו כי ברמת שקיפות של 70% הציפוי יוכל להיות יעיל ביישומי זכוכית מסוימים בענף הרכבים, כגון המראות, אולם לא במרבית החלונות בבתים ובצגים של טלפונים ניידים. “היעד שלנו הוא להשיג ציפוי בעל שקיפות של 90%,” מסביר החוקר הראשי. “עבור הציפוי שלנו, שילובים שונים של הרכיבים בשכבות השונות מולידים תכונות שונות. החוכמה היא לבחור את השילובים המתאימים.” החוקר מסביר כי שילובים מסוימים של שכבות הולידו ננו-חלקיקים שדווקא נקשרו לשמן במקום לדחות אותו. חלקיקים מסוג זה יוכלו, למשל, לשמש לאיתור נפט תת-קרקעי או לסייע בהרחקתו במקרה של דליפות נפט.
גם לצורתם של ננו-החלקיקים יש חשיבות. אחד מהחוקרים בצוות בוחן מה יקרה כאשר המשטח יהיה מורכב מננו-שפופרות במקום מרשת. ובמקום להשתמש בסיליקה, הם בוחנים ננו-שפופרות של מוליבדן דיסולפיד המתערבבים היטב עם שמן ונפט. החוקרים בוחנים את העומס הפיזי ששפופרות אלו יכולות לעמוד בו ואת תכונות החיכוך שלהן. הם סבורים כי חומר כזה שיהיה בעל יכולת חיכוך מופחת יוכל לשמש בתור תוסף יעיל בתוך חומרי סיכה. הם יוכלו לשמש גם כחומרי סיכה בעצמם במיקרו- וננו-התקנים.
המחקר החל לפני יותר מעשור, כאשר החוקר הראשי Bhushanהחל לחקור ולפתח ציפויים בעלי ננו-מבנים המחקים את המרקם של עלי הלוטוס. מרעיון זה, הוא וצוות חוקריו המשיכו להגביר את היכולת הזו ולהתאימה ליישומים שונים. “בדקנו כל כך הרבה משטחים טבעיים, החל מעלים ומכנפי פרפרים וכלה בעור של כרישים, זאת על מנת להבין כיצד הטבע פותר בעיות שונות,” אומר החוקר הראשי. “עכשיו אנחנו נמצאים מעבר ליכולת הטבע, זאת במטרה לפתור בעיות חדשות.”
תגובה אחת
ככה