طور الباحثون سطحًا طاردًا للماء ذاتي الشفاء، مستوحى من آلية تساقط جلد الثعبان.
بواسطة: يوسي كوهين
للأسطح المقاومة للماء (الكارهة للماء) العديد من الاستخدامات المهمة، كما هو الحال في زجاج السيارات الأمامي، وفي الزجاجات التي تحتوي على سوائل لزجة مثل الكاتشب والمايونيز والعصائر ومواد التنظيف وغيرها. حتى الآن، تم تطوير مواد فائقة الكارهة للماء ذات هياكل نانومترية، مستوحاة من أوراق اللوتس أو بق الفراش "الذي يركض في الماء". العيب الرئيسي للمواد التي تم تطويرها حتى الآن هو حساسيتها للأضرار الميكانيكية مثل الخدوش الناتجة عن الأجسام الحادة، مما يؤدي إلى إتلاف تسلسل الطبقة الكارهة للماء، وبالتالي يتسبب في فقدان قدرتها على صد الماء.
قامت مجموعة من العلماء من جامعة فرايبورغ في ألمانيا، بقيادة ج. روهي، بحل هذه المشكلة من خلال تطوير بنية فائقة الكارهة للماء ذات قدرة على الشفاء الذاتي، مستوحاة من آلية تساقط جلد الثعبان. يتخلص الثعبان من جلده أثناء استطالته، وتتم إزالة الطبقة العليا وتنكشف طبقة البشرة السفلية. أدى الإلهام إلى تصميم سطح كاره للماء قادر على إصلاح الخدوش ذاتيًا عن طريق إضافة الطبقة الخارجية المخدوشة والتالفة وكشف الطبقة السفلية، وهي طبقة سيليكون كارهة للماء للغاية.
في الواقع، يتكون التصميم المقترح لسطح "شريط الإصلاح" الخاص بروهي من ثلاث طبقات، واحدة فوق الأخرى. الطبقة العليا عبارة عن فيلم كاره للماء يعتمد على بوليمر بيرفلوروديسيل أكريليت (PFA)، المعروف أيضًا باسم "عشب النانو". تنتج مقاومة الماء لـ "عشب النانو" من بنية نانومترية من جزيئات مخروطية الشكل تبرز فوق السطح. تتكون الطبقة الوسطى من بوليمر بولي فينيل بيروليدون (PVP) القابل للذوبان في الماء، والذي يستخدم في التطبيقات الطبية، والطبقة السفلية عبارة عن فيلم سيليكون فائق الكارهة للماء.
والفكرة هي أنه عند خدش الطبقة العليا، يخترق الماء الخدش ويذيب طبقة البوليمر الوسطى. ونتيجة لذلك، يتم تحرير الطبقة العليا المعيبة من الهيكل، وتنكشف طبقة السيليكون السفلية فائقة الكارهة للماء.
ويفيد العلماء أن الهيكل الجديد "القابل للإصلاح" لا يزال في مراحل التطوير في المختبر، حيث الهدف الرئيسي هو تعزيز مقاومة الطبقة العليا للخدوش التي تلحق الضرر بالطبقات السفلية.
إذا نجحوا في هذه المهمة، فإن براءة الاختراع الخاصة بهم للهيكل متعدد الطبقات ستعزز تطوير منتجات طاردة للماء "قابلة للإصلاح".
