Nghiên cứu: Tạo ra vật liệu siêu chống thấm hoàn hảo

Các chuyên gia Mỹ mới đây đã công bố kết quả nghiên cứu trong việc phát triển vật liệu siêu chống thấm hoàn hảo.

Mới đây, các kỹ sư thuộc ĐH Brigham Young (bang Utah, Mỹ) đã công bố những nghiên cứu của mình trong việc phát triển bề mặt không thấm nước. Qua đó, các chuyên gia tin rằng, nghiên cứu này sẽ cải thiện đáng kể hiệu quả làm việc của hai nhà máy điện cũng như hệ thống năng lượng Mặt trời.

Các bề mặt không thấm nước này sẽ cản trở sự lưu hay ngấm nước trên bề mặt và được gọi tên là bề mặt superhydrophobic (siêu chống thấm).

Lấy cảm hứng từ lá sen, cánh bướm, lông vịt - những vật liệu được coi là tiêu chuẩn vàng trong sự khô ráo tự nhiên, các kỹ sư trong lĩnh vực mô phỏng sinh học đã cố gắng nghiên cứu bắt chước yếu tố của thiên nhiên để giải quyết vấn đề.

Nghiên cứu được lấy cảm hứng từ lá sen - vật liệu chống nước gần như hoàn hảo trong tự nhiên

Trong nghiên cứu này, hai kỹ sư Julie Crockett và Dan Maynes đến từ ĐH Brigham Young đã sản xuất bề mặt siêu chống thấm bằng cách kết hợp lớp phủ và sử dụng các khoang cấu trúc từ sợi có kích thước 1/10 sợi tóc người.

Kỹ sư đã thiết kế các cây cầu tí hon tương tự như cấu trúc được phát hiện ở cánh bướm và gân lá sen cạn trong tự nhiên nhằm làm tăng diện tích chất lỏng va chạm với bề mặt vật liệu. Cấu trúc này vẫn khiến các giọt nước bật nảy nhanh hơn bằng cách phá rối lẫn nhau thành các đám chất lỏng bất đối xứng.

Khi đưa các cấu trúc cầu tí hon này vào các vật liệu nhôm và oxit đồng, sản phẩm tạo ra đã giúp trục xuất các giọt nước nhanh hơn lá sen tới 40%. Bởi vậy, các chuyên gia đã thử ứng dụng vật liệu siêu chấm thấm này cho các ngành công nghiệp. Chúng được phun lên quần áo, áo khoác để tránh thấm nước, hay áp dụng cho vỏ tàu để ngăn chặn sự phát triển sinh vật, giảm ăn mòn.

Kỹ sư đã thiết kế cấu trúc nhằm làm tăng diện tích chất lỏng va chạm với bề mặt vật liệu

Không chỉ vậy, các tấm năng lượng Mặt trời, vòi hoa sen, bồn tắm, nhà vệ sinh... cũng có thể áp dụng công nghệ này để ngăn chặn sự hình thành các điểm nước.

Xa hơn, giáo sư Crockett và Maynes hy vọng, phát hiện này sẽ giúp ta tạo ra năng lượng sạch và hiệu quả hơn. Dường như tất cả nhà máy điện tạo ra năng lượng từ than hay khí thiên nhiên để quay tuabin. Nếu nhà máy điện có thể áp dụng và phát triển theo hướng sử dụng bề mặt siêu chống thấm nước và thu hơi nước ngưng tụ thành chất lỏng thì sẽ tiết kiệm thời gian và giảm chi phí tạo ra điện. Nghiên cứu được đăng trên Tạp chí Physics of Fluids.