Krawat przyciąga zupę, nogawki spodni smar z rowerowego łańcucha, biała ściana napęczniałą od krwi komarzycę, a umyty samochód stado gołębi. Reguły rządzące wszechświatem zdają się robić wszystko, by tylko zmusić nas do nierównej walki z zabrudzeniami.
Efekt lotosu - w technologii zjawisko samoczyszczania się powierzchni odkryte po raz pierwszy u roślin z rodzaju lotos Nelumbo.
Naukowcy podpatrując naturę jak potrafi radzić sobie z brudem i wszelkimi zanieczyszczeniami zaczęli sukcesywnie dochodzić do wniosku co i jak ma na to wpływ.
W kulturach wschodnich lotosy były i są symbolem czystości. Mimo że rosną w mulistych rzekach i jeziorach, ich liście i kwiaty zawsze pozostają czyste.
Botanicy badający budowę liści tych roślin odkryli naturalny mechanizm powodujący ich zdolność do samoczyszczenia.
ZJAWISKO EFEKTU LOTOSU:
Struktura mikroskopowa powierzchni liści oraz jej skład chemiczny powodują, że liście nie mogą zamoknąć. Krople wody toczą się po powierzchni liścia (przypominając płynną rtęć), zbierając przy tym zanieczyszczenia (cząstki mułu, pył, itp.).
Nie tylko liście Lotosu mają właściwości samoczyszczenia; ów efekt można też zaobserwować u przedstawicieli naszej rodzimej flory, jak na przykład u nasturcji, trzciny pospolitej czy przywrotnika - po których staczają się perlące krople wody, zbierając po drodze cząsteczki brudu.
To właśnie przyrodzie nauka zawdzięcza wiedzę, że to nie najgładsza powierzchnia efektywnie broni się przed atakiem brudu i wody, lecz powierzchnia nanostrukturalna
Drobinki krzemu, by w jak największym stopniu przypominały strukturę lotosu, były syntetyzowane.
Naukowcy wykorzystali specjalnie przygotowane nanocząstki krzemu, powodując, że stała się ona superhydrofobowa (wodowstrętna), tym samym samoczyszcząca się.
Dwutlenek tytanu jest substancją, która naniesiona na powierzchnie gładkie (np. powierzchnię wypolerowanego krzemu) ma właściwości hydrofilowe (wodolubne)!
Właściwości superhydrofilowe ditlenku tytanu:
powłoki zawierają TiO2 mają zdolności utrzymania właściwości hydrofilowych w nieskończoność, tak długo jak są naświetlane.
wykorzystywanie idei czyszczenia przez strumień wody( okna pokryte TiO2 mogą być czyszczone przez opady deszczu lub spłukanie wodą).
dzięki właściwościom hydrofilowym, oprócz zdolności samoczyszczących, szkło wykazuje także zdolności antymgielne
zamglone powierzchnie luster i szkła występują wtedy, gdy wilgotne powietrze skrapla się, w wyniku czego powstaje wiele małych kropelek wody, które rozpraszają światło.
na superhydrofilowej powierzchni nie tworzą się kropelki wody, a jednolita warstwa wody, która może tworzyć się na powierzchni nie rozprasza światła.
możliwe jest również, w zależności od wilgotności powietrza, szybkie odparowanie, gdy warstwa wody jest wystarczająco cienka.
obecnie wiele modeli samochód jest wyposażonych w antymgielne, przeciwkroplowe, superhydrofilowe lusterka boczne.
Właściwości samoczyszczące ditlenku tytanu:
Właściwości superhydrofilowe pomagają także w usuwaniu zanieczyszczeń. Większość ścian zewnętrznych budynków zabrudzona jest od spalin samochodowych, które zawierają tłuste składniki.
Jeżeli materiały budowlane zostały pokryte superhydrofilowymi fotokatalitycznymi powłokami, brud na ścianach może być zmywalny dzięki opadom lub po spryskaniu wodą.
Podatność materiału na zewnątrz budynku na zabrudzenia jest ściśle związane z jego kątem zwilżania wody.
Materiał na zewnętrznych ścianach budynków jest bardziej narażony na zabrudzenia, jeżeli jest wysokohydrofobowy. Dlatego, tworzywa sztuczne są bardziej podatne na zanieczyszczenia niż płaskie szkło lub płytki.
Już blisko dwadzieścia lat temu wprowadzono na rynek pierwsze produkty wykorzystujące efekt samooczyszczenia.
Na początku były to odpierające brud FARBY ŚCIENNE.
Dla materiałów, które są używane przez długi okres na wolnym powietrzu, i których nie da się włożyć do pralki, rozwiązanie to jest najbardziej optymalne. Każdy deszcz po prostu spłukuje brud, zaś podczas suszy zastąpią je krótkie prysznice z węża ogrodowego. Aby ułatwić ich rozpoznawalność na rynku, produkty wyposażone w formułę Mincor® TX TT otrzymały nazwy takie jak "Lotus" czy "Nano".
Nowa Formuła, otwiera nowy rozdział tej historii, czyli innowacyjny - z efektem samooczyszczenia - materiał do produkcji tekstyliów NA MARKIZY, PARASOLE SŁONECZNE, ŻAGLA I NAMIOTY.
Na powierzchni liści lotosu za ów efekt odpowiadają malutkie porowate wypustki, zaś na tekstyliach niezliczone cząstki o średnicy poniżej 100 nanometrów osadzone w matrycy nośnej. Natura czy technika, działanie jest takie samo - drobiny trzymają brud i wodę na dystans. Dlatego w przypadku lotosu jedynie około dwa do trzech procent powierzchni kropli ma kontakt z jego liściem. Dzięki tej minimalnej powierzchni styku, także siły adhezyjne powodujące rozpad kropli, pozostają minimalne. Siły naprężenia powierzchniowego wody nadają kropli niezmiennie postać kuli, dzięki czemu woda perląc się spływa z rośliny. Napotykane przez nią po drodze cząstki brudu niemal nie stykają się z liściem - bądź materiałem wyposażonym w formułę Mincorâ TX TT. Wówczas na tekstyliach cząstki brudu są porywane przez krople i całkowicie zmywane. Utrzymanie czystości nie wymaga wtedy używania środków piorących czy szorowania.
Amerykańscy naukowcy stworzyli materiały, które są pokryte nanokryształami tytanu, który pod wpływem promieni słonecznych usuwa zanieczyszczenie i nieprzyjemny zapach.
Samoczyszczące się TKANINY mogą zrewolucjonizować rynek ubiorów sportowych i nie tylko. Technologia, opracowana przez naukowców z amerykańskich sił powietrznych, została już wykorzystana do wyprodukowania koszulek i bielizny, które bez prania pozostają higieniczne przez kilka tygodni.
Technologia polega na przymocowaniu nanocząsteczek do włókien za pomocą mikrofal. Następnie z nanocząsteczkami wiązane są związki chemiczne “odstraszające” wodę, tłuszcze i bakterie. Pokrycie działa antybakteryjnie i zmusza ciecze do skraplania i spływania po powierzchni.
Naukowcy opracowali nową samoczyszczącą polimerową powłokę, którą można pokryć nie tylko tkaninową powłokę ale także dowolną metalową lub betonową powierzchnię.
Materiał składa się z dwóch powłok. Niższa, złożona z glikolu polietylenowego przyciąga wodę. Górna odpycha wszelkiego rodzaju oleje i składa się z molekuł przypominających teflon
Szyba samoczyszczaca - polecana jest głównie do przeszkleń i miejsc wystawionych na bezpośrednie działanie słońca i deszczu: okna, fasady, ogrody zimowe, przeszklenia dachów. Im szyba jest mocniej nasłoneczniona i bardziej wystawiona na działanie deszczu, tym lepiej działa funkcja samooczyszczenia. Szczególnie polecana do przeszkleń w miejscach trudnodostępnych. Nie nadaje się do stosowania wewnątrz pomieszczeń.
Pokazane na zdjęciu dwa okna mają identyczny współczynnik przenikania ciepła. W oknie po prawej stronie na powierzchni szkła float widoczne są krople wody powstałe na skutek kondensacji. W oknie po lewej stronie, w którym zastosowano szkło samoczyszczące, widoczność na zewnątrz jest nieporównywalnie lepsza.
Materiałem stosowanym często w meblach ogrodowych jest białe tworzywo. Niestety, w tym przypadku nie działają zasady znane z reklam proszków do prania i biel w żaden sposób nie chce być jeszcze bielsza. Wręcz przeciwnie – mimo starań właścicieli jasny plastik szybko pokrywa się trudnymi do usunięcia plamami.
Przebarwienia, plamy i różne zabrudzenia to w tym przypadku najczęściej efekt działalności żywych organizmów. Wystarczy zatem odpowiednio skrócić ich żywot, by ogrodowe meble pozostały białe. Warstwa zawierająca dwutlenek tytanu pod wpływem promieni słonecznych zaczyna uwalniać wolne rodniki, niszczące ściany komórkowe i DNA różnych mikroorganizmów.
Skuteczność tej metody potwierdzają doświadczenia. Podłokietniki mebli ogrodowych spryskano mieszaniną mchu, bakterii, glonów i grzybów, po czym zostawiono na dwa lata. Część z nich szybko pokryła się warstwą trudnych lub niemożliwych do usunięcia plam i przebarwień. Te, które zabezpieczono uprzednio warstwą z dwutlenkiem tytanu, mimo upływu czasu pozostały białe.
DACHÓWKI SAMOCZYSZCZĄCE
Dachówki takie oczyszczają środowisko naturalne z substancji szkodliwych emitowanych przez kotłownie, przemysł i komunikację. Do 90% tych zanieczyszczeń ulega neutralizacji przy świetle dziennym, a przy bezsłonecznej pogodzie do 70%. Zawdzięczamy to dwutlenkowi tytanu w mikrobetonie.. (dwutlenek tytanu stanowi swego rodzaju nigdy nie zużywający się katalizator). Cała reszta to już zadanie deszczu, który po prostu zmywa niegroźne już substancje z dachu.
Zastosowanie wynalazku nie ogranicza się jednak wyłącznie do mebli służących naukowcom jako króliki doświadczalne. Badacze pracują już nad elewacjami budynków samooczyszczającymi się pod wpływem światła. Wynalazek może również zostać zastosowany w smartfonach, z których samoistnie znikałyby np. odciski palców. Kolejnym krokiem naukowców ma być opracowanie rozwiązania, które będzie działać również pod wpływem sztucznego oświetlenia.
PODSUMOWUJĄC
Powierzchnie samoczyszczące mają zastosowanie w wielu dziedzinach życia.
M.in. są wykorzystywane w produkcji:
Farb ściennych
Tekstyli na markizy
Parasoli słonecznych
Żagli
Namiotów
Tkanin
Szyb samoczyszczących
Okien
Lusterek samochodowych
Mebli ogrodowych
Dachówek samoczyszczących
Zalety:
Zmniejszenie częstotliwości mycia.
Znaczące zmniejszenie wydatków związanych z utrzymaniem czystości.
Łatwiejsze mycie: brud nie przylega tak łatwo do powierzchni.
Przejrzysta szyba nawet podczas deszczu.
Szybsze usuwanie pary wodnej skraplającej się na zewnętrznej powierzchni szyby.
Mniejsze zużycie detergentów sprzyja ochronie środowiska.