Nanoscopic forces between liquid super-repellent surfaces
- Reference number
- FID15-0029
- Start and end dates
- 160901-200831
- Amount granted
- 2 500 000 SEK
- Administrative organization
- RISE Borås
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The project is focused on superamphiphobic surfaces, i.e. surfaces that show extreme liquid repellency of both polar and non-polar liquids. The goals of the project are to prepare superamphiphobic surface coatings on everyday surfaces such as paper, textiles and mineral fillers, to elucidate how surface topography and surface chemistry combine to create superamphiphobicity. It is further to achieve molecular level understanding of interactions between superamphiphobic surfaces and dharacterize their wear and forced wetting characteristics, and finally, to provide proof-of-principle evaluations in certain target applications such as oil and water resistant paper and textiles and functional mineral pigments. The research collaboration will be run as a PhD project with supervision from the three partners. The PhD project will be associated with another, fully industry-financed, PhD project run in parallel. The three partners, SP, KTH and Omya offer complementary expertise and techniques to this project. SP will contribute with expertise on producing superamphiphobic coatings and provide access to several spectroscopic and microscopic techniques and techniques for wetting studies. KTH will add expertise on advanced scanning probe methods and on measurements of surface forces, friction and wear. Omya will provide competences on particle production, including preparation of different morphologies and sizes. They also provide insight into liquid absorption and application needs.
Popular science description
Alla material har ytor och gränser som är helt avgörande för reaktioner och växelverkan med andra material, vätskor och gaser. Den detaljerade kemin och strukturen på ytan bestämmer egenskaper i kontakt med vätskor, såsom vätning, spridning och uppsugning. Kontroll av vätskeflöden kräver modifiering av ytans egenskaper och finstruktur, till exempel genom hydrofoberande (vattenavvisande) skikt eller genom polymerbeläggningar. Sedan relativt lång tid tillbaka kan man tillverka ytor och material som är helt vattenavvisande och dessa kallas superhydrofoba. Denna typ av material har funnit tillämpningar inom så skilda tillämpning som smutsavvisande kläder, förhindra is och frost, förhindra bakteriepåväxt och att minska rost på metaller. De allra senaste åren har man förstått hur man kan göra ytor som förutom superhydrofoba dessutom gör att inte heller oljor sprider på ytan. Detta kräver detaljerad kemi och struktur. Återigen finns teoribildning och flera vetenskapliga rapporter. Det finns en mängd möjliga produkter där även denna egenskap är av stor betydelse. Till exempel är det viktigt vid avskiljning och separation av oljor från andra vätskor, vid förpackning av fet mat, och så vidare. I många fall används dock icke hållbara kemikalier, till exempel sådana som är fluorbaserade. Rätt kombination av kemi och struktur gör att bannlysta eller oönskade kemikalier kan undvikas men kräver mer detaljerad kunskap om vilka mekanismer som gör att oljor och fett inte sprider. Vi är en grupp av forskare vid akademi, forskningsinstitut och ett industriföretag som redan har arbetat tillsammans med denna typ av frågor i mer än 10 år. Nu har vi en ny utmaning där vi bygger på det som vi vet sedan tidigare och med avancerade instrument, kommer att kunna beskriva vad som gör att oljor och smuts inte fastnar. Observera att det för att kunna föra forskning, utveckling och innovation framåt så räcker det inte med att visa fungerar utan det är dessutom viktigt att i detalj förstå varför. Detta framför allt för att kunna förutsäga vad som kommer att hända i en situation men också vad som eventuellt gick snett i en viss tillämpning. Vi föreslår att arbeta tillsammans inom ramen för ett doktorandprojekt ämnar förklara dessa mekanismer för att ge ökade möjligheter till nya processer och produkter som i slutändan ger mindre miljöpåverkan men som ger samma funktion för konsumenten.