Nanoskopiska krafter vid vätske super-repellerande ytor
- Diarienummer
- FID15-0029
- Start- och slutdatum
- 160901-200831
- Beviljat belopp
- 2 500 000 kr
- Förvaltande organisation
- RISE Borås
- Forskningsområde
- Materialvetenskap och materialteknologier
Summary
Projektet är inriktat på superamfifobiska ytor, dvs ytor som visar extrema vätskeavvisande både polära och icke-polära vätskor. Målen för projektet är att förbereda superamfifobiska ytbeläggningar på vardagliga ytor såsom papper, textilier och mineralfyllmedel, för att belysa hur yttopografi och ytkemi kombineras för att skapa denna extrema vätskerepellerande funktion. Det är vidare att på nano/molekylär nivå förstå samspelet mellan superamfifobiska ytor och karakterisera deras slitage och vätningsegenskaper när vätskedroppar slår mot ytan eller den begjuts med vätska, och slutligen, för att ge proof-of-principle utvärderingar vissa tillämpningar såsom olja och vattenbeständigt papper och textilier och funktionella mineralpigment. Forskningssamarbetet kommer att drivas som ett doktorandprojekt med handledning från de tre parterna. Doktorandprojektet kommer att förknippas med ett annat, helt industrifinansierat doktorandprojekt parallellt. De tre parterna, SP, KTH och Omya erbjuder kompletterande expertis och teknik till detta projekt. SP bidrar med expertis på att göra superamfifobiska beläggningar och ett antal spektroskopiska och mikroskopiska tekniker samt metoder för att utvärdera vätning. KTH bidrar med expertis på avancerade svepspetsmetoder och mätningar av ytkrafter, friktion och slitage. Omya bidrar med partikelproduktion, inklusive beredning av olika morfologier och storlekar. De ger också insikt i vätskeabsorption och dom behov som färdiga tillämpningar kräver.
Populärvetenskaplig beskrivning
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.