211service.com
En ny type metaoverflate bruker solen til å fjerne tåkete skjermer
Pixabay
Når et par briller dugger til, kan det være til sjenanse. Men når en bilfrontrute eller en astronauts hjelm dugger, kan konsekvensene bli fatale. Det er derfor biler og romdrakter har sine egne klimaanlegg for å fjerne eller forhindre dugg.
Men klimaanlegg er dyrt, klumpete og miljøvennlig. Så ingeniører og materialforskere er opptatt av å finne en måte å forhindre dugg på mer effektivt.
Gå inn Christopher Walker og kolleger fra ETH i Zürich, Sveits, som har designet et nytt materiale med egenskaper ulikt noe som finnes i den naturlige verden. Materialet deres - eller metaoverflaten, for å gi det sitt rette navn - fanger opp stråling fra solen og bruker den til å brenne av kondens eller forhindre at den dannes i utgangspunktet. Resultatet er en effektiv og relativt billig måte å takle dette lumske problemet på.
En metasurface er et materiale konstruert for å ha overflateegenskaper som ikke finnes i naturen. De lages ofte ved å bruke et repeterende mønster av mindre enheter, for eksempel nanopartikler.
I dette tilfellet skaper teamet overflaten deres ved å dekke et silikaark med gullnanopartikler og forsegle dem på plass med et lag titandioksid. De gjentok deretter denne prosessen for å lage flere lag.
Nanopartikler absorberer noe av sollyset som treffer dem, og gir glasset en nyanse. Men de varmes også opp, og øker overflatetemperaturen på glasset med opptil 10 °C.
Det er nøkkelen til å forhindre dugg. Varmen hindrer enten vannet i å kondensere eller får vann til å fordampe.
Et viktig spørsmål er om denne tilnærmingen overgår konvensjonelle anti-tåketeknologier. Det vanligste av disse er å belegge glass i et superhydrofilt eller superhydrofobt materiale. Disse gjør ingenting for å forhindre kondens, men de endrer størrelsen og oppførselen til vanndråpene som dannes, og skaper ofte et kontinuerlig tynt lag med vann på overflaten.
For å finne ut hvordan metaoverflaten er sammenlignet, satte teamet den mot en ubehandlet overflate og de belagt med superhydrofile og superhydrofobe materialer.
Resultatene er overbevisende. Forskerne sier at deres nye metaoverflate reduserer kondenseringshastigheten betydelig og øker fordampningshastigheten sammenlignet med andre materialer.
Og fordi gullnanopartikler er beskyttet av et titanoksidlag, er disse overflatene også robuste. Vi tror denne forskningen vil føre til mer robuste og forbedrede passive antidugg- og deduggoverflater, sier de.
Det er interessant arbeid. Den nye metaoverflaten er relativt enkel å lage, og åpner veien for storskala produksjon på et bredt spekter av materialer som glass og polymerer. Denne tilnærmingen vil resultere i betydelige ytelsesgevinster for applikasjoner som vinduer, frontruter, elektroniske skjermer, kameraer, speil og briller, sier de.
Selvfølgelig utnytter materialet sollys, noe som reiser spørsmålet om hvordan det kan fungere om natten. Overflaten kan fortsatt tørkes eller tømmes med frisk luft. Men metaoverflaten øker muligheten for andre mekanismer, for eksempel en kunstig kilde til belysning. I fremtiden kan antidugging like enkelt som å slå på et lys.
Ref: arxiv.org/abs/1904.02534 : Transparente metaoverflater som motvirker dugg ved å utnytte sollys