Ladataan
Pääaiheet 100 tuoreinta Satakunta Koronavirus Live Urheilu Ajanviete Näköislehti Kulttuuri Porilaine Tähtijutut

Suomalaiset ja kiinalaiset tutkijat kehittivät uuden panssari­pinnoitteen, joka hylkii vettä mutta kestää iskuja

Lotuksen lehti, perhosen siipi ja parsakaalin kukinto ovat kaikki pintoja, joille vesi ei tartu vaan valuu pois. Tieteellisin termein tällaisia pintoja sanotaan superhydrofobisiksi. Superhydrofobisten pintojen salaisuus perustuu pinnan nanorakenteeseen sekä kemiaan. Luonnosta löytyvien mallien mukaisia pintoja on osattu valmistaa laajemmin myös keinotekoisesti 1990-luvulta lähtien. Ne hylkivät tyypillisesti tehokkaasti vettä ja likaa sekä erilaisia taudinaiheuttajia. Kuluttajille pinnoitteita myydään esimerkiksi suihkeina. Ne suojaavat tekstiilejä kostumiselta muodostamalla pinnalle superhydrofobisen kalvon. Kuten jokainen kosteussuojasuihkeita käyttänyt tietää, pitää käsittely kuitenkin uusia taajaan. Tähän on ilmeinen syy. Keinotekoiset superhydrofobiset pinnat ovat herkkiä kulutukselle, kuten naarmuille, viilloille ja lommoille. Kulutuksen myötä herkkä pintarakenne hajoaa, mikä heikentää pinnan kykyä hylkiä kosteutta. Nyt pulmaan on löytynyt ratkaisu. Kiinalaisen Chengdun elektroniikan ja tekniikan yliopiston sekä Aalto-yliopiston tutkijat kehittivät panssaroidun pinnan , joka kestää toistuvia terävien ja tylppien esineiden iskuja, mutta hylkii silti tehokkaasti nesteitä. Uusien pintojen salaisuus on niiden kennomainen rakenne, joka on täynnä pieniä kärjellään seisovan pyramidin muotoisia koloja. Kolojen syvyys on pieni, millimetrin sadasosien luokkaa. Kennot rakennetaan kovasta, iskun kestävästä materiaalista, kuten teräksestä, panssarilasista tai keramiikasta. Hauraampi superhydrofobinen pinnoite puolestaan laitetaan kennojen sisään. Näin lähes koko pinta on vettä hylkivää, mutta kennojen reunat suojaavat superhydrofobista pintaa iskuilta. Pinnan ominaisuuksia voidaan myös ohjata kennojen koon avulla. Mitä pienemmät kennot, sen vahvempi pinta on, mutta toisaalta suuremmat kennot taas hylkivät vettä paremmin. Uuden pintarakenteen idea tulee Kiinasta professori Xu Dengin tutkimusryhmältä. Pinnan rakentamisen käytännön työ ja testaus tehtiin kuitenkin pitkälti Aallossa. Suomessa tutkimusta johtaneen professori Robin Rasin mukaan uutta pintaa voidaan hyödyntää esimerkiksi aurinkopaneeleissa. Niissä kosteuden ja lian kertyminen haittaa ajan myötä valon imeytymistä ja sähköntuotantoa. Kosteutta ja likaa tehokkaasti hylkivä pinta vähentäisi etenkin vaikeissa paikoissa sijaitsevien aurinkopaneelien puhdistustarvetta. – Toinen käyttökohde voisivat olla autojen tutkien sensorit, joiden määrä tuntuu olevan selvässä kasvussa. Oikein pinnoitettu sensori pysyy puhtaana pidempään. Kolmantena esimerkkinä Ras ottaa lautasantennit, joihin kertyvät lumi ja jää aiheuttavat signaaleihin häiriöitä. Pinnoitteella päällystetystä antennista ne vain valuisivat pois. Superhydrofobinen pinta hylkii usein myös muuta likaa ja mikrobeja. Tällaisella pinnalla voisi olla paljon käyttöä sairaaloiden kaltaisissa steriileiksi halutuissa ympäristöissä. – Tässä tutkimukset ovat kuitenkin vielä kesken. Ja loppujen lopuksi on tietysti teollisuuden asia keksiä tälle sovelluksia, Ras sanoo. Hän uskoo kuitenkin, ettei hinnan pitäisi muodostua uuden rakenteen pullonkaulaksi. Nyt kehitetty panssaripinnoite kestää myös kovia oloja. Sitä testatakseen tutkijat pitivät pinnoitettuja materiaaleja 100 celsiusasteen lämpötilassa useiden viikkojen ajan, upottivat niitä tunneiksi happoihin ja suihkuttivat niitä korkeapaineisilla vesisuihkuilla. Materiaali kesti testit ja pysyi yhtä lailla vettä hylkivänä kuin aiemminkin. Tutkimuksen julkaisi tiedelehti Nature . Materiaalitutkimuksessa eletään kinnostavia aikoja. Uutisia uusista pinnoista ja nanorakenteista tulee viikoittain. Helsingin yliopiston epäorgaanisen materiaalikemian professori Mikko Ritalan mukaan kyse ei ole yksittäisestä ilmiöstä. – Tekniikka ylipäänsä menee eteenpäin valtavan nopeasti, Ritala sanoo. Nykyään tuloksista myös tehdään tiedotteita enemmän kuin parikymmentä vuotta sitten. Yksi keskeinen muutos on kuitenkin tutkimuslaitteiden parantuminen. Siksi on mahdollista saada luonnosta paljon tarkempaa tietoa kuin ennen. – Jos ajatellaan vaikka laivojen pohjiin kertyviä näkinkenkiä, hidastavat ne laivoja ja kuluttavat aivan turhaan energiaa. Sitten luonnossa on rakenteita, esimerkiksi haiden tai valaiden iho, joihin näkinkengät eivät tartu. Nyt tutkijoiden on mahdollista analysoida näitä pintoja atomien ja molekyylien kokoluokassa ja pyrkiä rakentamaan niistä kopioita. Ritalan omaa alaa ovat äärimmäisen ohuet kalvot, joita kasvatetaan atomikerros kerrallaan. Näitä tarvitaan esimerkiksi tietokoneissa ja kännyköissä. – Eihän kuluttaja sitä ajattele, mitä uusia materiaaleja hänen puhelimessaan on, hän vain odottaa, että uusi puhelin on aina vanhaa parempi.