نهایت آب‌گریزی

در سال‌های اخیر مواد دافع آب، دائما بهتر و بهتر شده‌اند. اما حتی بهترین مواد آب‌گریز هم برای دفع آب به زمان معینی نیاز دارند. این موضوع بویژه اگر سطح مورد نظر شما در منطقه‌ای با دمای زیر صفر باشد، به یک مشکل تبدیل خواد شد. چرا که اگر آب به سرعت دفع نشود ممکن است یخ بزند و در نهایت در جایی که هست بماند.

Hydrophobia

اما اکنون کریپا واراناسی (Kripa Varanasi) از MIT توانسته است به شیوه‌ای برای سرعت بخشیدن به فرآیند دفع آب دست یابد. روش او ایجاد سطحی بافت‌دار با بلندی‌های کوچک (هر کدام ۰٫۱ میلیمتر) است. پیش از این نیز دانشمندان می‌دانستند که اگر قطرات در سطح ماده پخش شوند و دوباره با شکلی متقارن جمع شوند، زمان مورد نظر برای دفع آب کاهش خواهد یافت، اما وارناسی نشان داد که تاثیر پراکندگی نامتقارن بیشتر است.

زمان باقی ماندن آب بر روی سطح ساخته شده توسط وارناسی ۳۷ درصد کمتر از سطوحی از همان جنس و بدون پستی و بلندی است. این فرآیند توسط دوربینی سریع با قابلیت تصویر برداری ۱۰۰۰۰ فریم در ثانیه ضبط شده است و تصویر زیر نشان می‌دهد که شدت دفع آب به حدی بوده است که قطره انگار بلافاصله از سطح ماده کمانه می‌کند.

در اینجا با دانلود یک فایل ویدئوی کم‌حجم (۲۰۰ کیلوبایت) می‌توانید ببینید که وقتی یک قطره آب روی یک سطح ناهموار متقارت و یک سطح ناهموار نامتقارن می‌چکد، چه رخ می‌دهد. سطح ناهوار نامتقارن، خیلی به سرعت قطره آب را از خود از دور می‌کند. در زیر هم ۵ عکس همین صحنه را می‌بینید. در این عکس‌ها، همان طور که پیداست، سطح بالایی ناهمواری‌ها یکدست دارد، در صورتی که سطح پایینی ناهمواری‌های نامتقارن دارد.

12-5-2013 8-14-04 AM

12-5-2013 8-14-32 AM

12-5-2013 8-14-54 AM

12-5-2013 8-15-19 AM

12-5-2013 8-15-48 AM

تکرار این آزمایش با قلع مذاب نیز همین نتایج را در پی داشته است. اگر سطح مورد نظر دارای خط الراس‌های برآمده‌ای باشد، قطره قلع کمانه خواهد کرد و بدون این برآمدگی‌ها به سرعت بر سطح ماده منجمد خواهد شد.

این واقعیت که این ماده آب‌گریز به این خوبی کار می‌کند، باعث شد محققین به فکر مواد ابر-آب‌گریز دیگر باشند. جالب این‌که بهترین نمونه‌های مواد آب‌گریز در طبیعت وجود دارند. آن‌ها متوجه شدند که گل لادن و بال‌های پروانه Morpho هم دارای همین برجستگی‌ها است و قطرات آب روی آن‌ها به صورت نامتقارن پخش می‌شوند. سرعت دفعی که این محققین به آن دست یافته‌اند حتی از برگ‌های نیلوفر آبی هم بهتر است که البته هنوز به عنوان استاندارد طلایی آب‌گریزی شناخته می‌شود.

منبع (+)