شیشه ای که خود به خود تمیز میشه! – علمی

نیلوفر آبی (یا لوتوس) نوعی گیاه آبزی است که در آب گل آلود می روید. اگر به تالاب انزلی سفر کرده باشید، برگ های این گیاه را بر فراز آب گل آلود تالاب دیده اید. برگ های نیلوفر آبی معمولا عاری از هرگونه آلودگی هستند و اگر هم آلودگی بر روی سطح این برگ ها بنشیند، با بارش باران سریع تمیز شده و از پاکیزگی می درخشند. ازاین رو گفته می شود که برگ های نیلوفر آبی خودتمیزشونده هستند.

دانشمندان مدت های طولانی بررسی کردند تا توانستند راز پاکیزگی برگ های این گیاه را پیدا کنند. آزمایش های آنها نشان می داد که سطح برگ نیلوفر آبی، یک سطح بسیار آب گریز است. این مسئله باعث می شود که نیروی چسبندگی سطحی بین آب و آلودگی بیشتر از نیروی چسبندگی سطحی میان آلودگی و سطح باشد.

از این رو هنگامی که یک قطره آب بر روی سطح برگ می غلتد، آلودگی را همراه خود حمل کرده و از سطح دور می کند . شاید اکنون این سوال برایتان به وجود آمده باشد که چرا سطح برگ نیلوفر آبی تا این حد آب گریز است و این مسئله چه ارتباطی به فناوری نانو دارد؟

برای یافتن پاسخ این سوال باید نگاه دقیقی به سطح برگ نیلوفر داشته باشیم. راستش لازم است که بتوانیم تا اندازه چند نانومتر سطح برگ را به خوبی ببینیم. دانشمندان موفق شده اند با کمک میکروسکوپ های الکترونی این کار را انجام دهند و نتیجه مشاهدات خود را در شکل به ما نشان داده اند. آنها دریافته اند که سطح برگ نیلوفر پوشیده از برآمدگی های میکرومتری است.

این برآمدگی ها سطح تماس قطره آب با برگ را کاهش می دهند و در نتیجه قطره نمی تواند به راحتی بر روی سطح پخش شود. برای اینکه این موضوع را بهتر متوجه شویم، فرض کنیم که سطح برگ مانند یک صفحه چوبی بزرگ است و من و شما مانند قطراتی هستیم که روی برگ قرار دارند.

در حالت عادی ما می توانیم به آسانی روی این صفحه چوبی دراز بکشیم، اما اگر سطح صفحه را با تعداد زیادی میخ بپوشانند، آیا باز هم می توانیم به همان راحتی روی آن بخوابیم یا ترجیح می دهیم به سرعت از روی آن عبور کنیم !؟ در کدام حالت سطح تماس بدن ما با صفحه چوبی بیشتر است ؟ وجود برآمدگی ها میکرومتری سطح تماس و نیروی چسبندگی سطحی میان قطره آب و برگ نیلوفر را کاهش می دهد.

وجود برآمدگی های میکرومتری سطح برگ را آب گریز می کند، اما در عمل، برگ نیلوفر از خود خاصیت ابرآب گریزی نشان می دهد. یعنی زاویه تماس بین قطره آب و سطح برگ بیش از ۱۵۰ درجه است. علت این مسئله برآمدگی های نانومتری است که بر برآمدگی های میکرومتری قرار گرفته اند . با وجود این برآمدگی ها، سطح تماس آب و برگ کاهش بیشتری می یابد.

این دو نوع برآمدگی در مجموع سطح بسیار زبر و ناصافی را برای برگ نیلوفر بوجود آورده اند و در نتیجه سبب آب گریزی شدید آن شده اند. به این رفتار خودتمیزشوندگی نیلوفر آبی که ناشی از ساختار میکرومتری-نانومتری آن است، “اثر لوتوس” گفته می شود.

این شیشه های خود تمیزشونده با الگوبرداری از “اثر لوتوس” ساخته شده اند. در این نوع شیشه ها پوشش نازکی بر سطح شیشه قرار می گیرد که ناصافی های میکرومتری و نانومتری آن، موجب کاهش نیروی چسبندگی سطحی میان قطرات آب و سطح شیشه می شود. به عبارت دیگر در این نوع شیشه ها قابلیت خودتمیزشوندگی، با افزایش خاصیت آب گریزی ایجاد می شود. با افزایش ساخت و تولید این نوع شیشه ها، می توان منتظر حذف برف پاک کن از بدنه اتومبیل ها بود.