ג'ל סיליקון לניקוי עצמי

חוקרים מאוסטרליה ובריטניה מנופפים ברעיון כי כנפי חרקים יוכלו לשמש כמודל חיקוי עבור ההכנה של חומרים המתנקים בעצמם, נטולי-חיכוך וסופר-הידרופוביים. ממצאי מחקרם מופיעים במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי International Journal of Nanomanufacturing.

חרקים הינם “ננוטכנולוגים” מדהימים. פני השטח של כנפיהם של חרקים רבים פיתחו במשך הזמן תכונות חומרים שהמדענים רק יכולים לחלום על קבלתן. לדוגמא, חלק מהכנפיים הינן סופר-הידרופוביות (דוחות-מים) בזכות שילוב מתוחכם של כימית הטבע והמבנה המפורט שלהן ברמה הננומטרית. משמעות הדבר שהכנפיים לא יכולות להירטב – הטיפות הזעירות ביותר נדחות מיידית מהן. באופן דומה, משטחי הכנפיים של חרקים אחרים כמעט וחסרי-חיכוך לחלוטין, כך שכל חלקיק זעיר ביותר של אבק שיכול היה להידבק למשטח מורחק ממנו ללא מאמץ.
כעת, צוות חוקרים ממספר אוניברסיטאות מקווה לחקות את התכונות הללו באמצעות השימוש במשטחים של כנפי החרקים כתבניות להכנה של חומרים פלסטיים, או פולימריים, בעלי תכונות שטח חדישות.

אם החוקרים יצליחו, אז ניתן יהיה לפתח ציפויים נטולי-חיכוך, עמידים למים המתנקים בעצמם, עבור מגוון נרחב של רכיבים מכאניים, חומרי בניין ועבור יישומים אחרים, ביניהם מערכות ננו- ומיקרו-אלקטרומכאניות והתקני “מחשב על שבב” לאבחון רפואי וחישה סביבתית.
הצוות ביצע בדיקות מיקרוסקופיות (AFM) של משטחי כנפי החרקים בכדי לקבוע מהם הכוחות שבאמצעותם מצליחים חלקיקי האבק שלא להידבק למשטח. הבדיקות הללו הראו כי נדרשים כוחות זעירים ביותר (20-2 ננו-ניוטונים) בכדי להרחיק חלקיקי אבק.

“למרבית המשטחים היו תכונות סופר-הידרופוביות ולא רק שהם יפחיתו בשל כך את ההשפעה של מגע עם משטחים אחרים אלא יקדמו גם פעילות של ניקוי-עצמי לשם הסרת עצמים זרים מהם,” מסביר אחד מהחוקרים.

כשבידם מידע זה, החוקרים השתמשו בשלב הבא בקרומיות הכנפיים כתבניות טבעיות בכדי לעצב משטח פולימרי ולחקות בכך את מבנה המשטח של כנף החרק בחומר PDMS (קיצור של polydimethylsiloxane), אותו סוג הג'ל הסיליקוני המצוי בשתלי שדיים.

אחד היתרונות של גישה זו טמון בעובדה כי אין צורך בעיצוב מקדים של משטח החומר והחוקרים מסוגלים לנצל מגוון עצום של סוגי משטחים מחרקים שונים וליצור מהם חומרים בעלי תכונות הרצויות להם.

הידיעה על המחקר