آبگریزی سطوح با استفاده از فناوری نانو

در طی سال های گذشته، جوامع علمی و صنعت پو شش دهی دنیا، با سطوح و پوشش های آبگریزو خودتمیزشونده مبتنی برفناوری نانو همراه با خواص منحصر به فرد دفع آب، آشنا شده است. فیلم های ویدئویی آنلاین، تخیلات عمومی را با استفاده از به تصویرکشیدن راه رفتن مردم از میان گودال های گل ولای بدون مرطوب یا گلی شدن کفش های تنیس آن ها و به پرواز درآمدن واقعی آب از روی سطوح پوشش دهی شده، نشان داده است. موضوع فناوری خودتمیزشوندگی و آبگریزی از طبیعت الهام گرفته است. بسیاری از سطوح در طبیعت دارای خصوصیات خود تمیزشوندگی هستند، سطح گیاهان و حشرات مانند بال پروانه ها، برگ گیاهان و برگ نیلوفر آبی چند نمونه از آنها هستند.
دفع بیش از حد آب توسط موارد ذکر شده الهام بخش دانشمندان برای ترغیب به انجام تحقیقات اولیه بر روی پدیده آبگریزی شد. در حقیقت اصطلاح “اثر لوتوس یا نیلوفرآبی ” بیان کننده رفتار فوق آبگریزی می باشد. از آنجایی که پوشش های خودتمیزشونده کاربردهای زیادی در صنایع مختلف از جمله صنایع خودروسازی، صنایع نساجی، صنعت اپتیک، صنعت هوا و فضا، صنایع دریایی و در رنگ ها دارند در حال حاضر تحقیقات متعددی در سراسر جهان برای توسعه کارآمدی و دوام این نوع پوشش ها در شرایط محیطی مختلف در حال انجام است.

تعریف پوشش آبگریز

در پوشش های آبگریز، قطرات آب روی سطح از طریق لغزش و غلتیدن حرکت می کنند و در مسیر خود سطح را کاملاً تمیز می‏کنند. سطوحی که دارای زاویه تماس آب بیش از ۱۵۰ درجه و زاویه لغزش کمتر از ۵ درجه هستند به عنوان سطوح فوق آبگریز شناخته می شوند.

تاریخچه پوشش آبگریز

سطوح خود تمیز شونده آبگریز اولین بار با کشف ریز ساختار برگ نیلوفر آبی که بر خلاف ظاهر صافش، دارای سطحی زبر در مقیاس میکرو و نانو است، مورد توجه قرار گرفت. در این گیاه، آب به محض تماس با سطح به شکل قطرات کروی تجمع یافته و با لغزش از روی سطح ذرات آلودگی و خاک را با خود از روی سطح می‌زداید. بنابراین سطوح خود تمیز شونده آبگریز با مکانیسم مشابه با برگهای نیلوفر آبی، علاوه بر دفع آب از روی سطح خود توانایی دفع آلودگی‏ها شامل ذرات جامد، مایعات آلی و آلودگیهای زیستی را نیز دارند.

اهمیت آب‌گریز کردن سطوح با استفاده از نانو پوشش های آبگریز

وجود رطوبت و نشت آب به زیرساخت‏های مختلف قطعات ساختمانی و صنعتی مسئله‌ای شناخته شده است. آب و رطوبت در صنایع مختلفی مانند صنعت ساختمان، صنایع دریایی، سطوح فلزی و غیره می‌تواند مشکل‌ساز باشد، به عنوان نمونه در زیر به برخی از مشکلات مرتبط با آب در صنایع مختلف اشاره شده است: رسوخ در مصالح ساختمانی، نشت آب به علت خلل و فرج های داخلی و ترکهای ریز، مسئله‌ای مشخص است. بیشتر مصالح ساختمانی مانند آجر، سنگ، گچ، بتن و سیمان دارای تخلخل‏های بسیار ریز و گروه‌های هیدروکسیل در سطح خود هستند.
این گروه‌های هیدروکسیل به خاطر شباهت با ساختار آب و ویژگی آب دوستی جاذب آب بوده، بنابراین به راحتی خیس شده و آب در سطح آنها نفوذ می‌کند. بنابراین به منظور جلوگیری از رشد ترک‏ها، پوسته پوسته شدن سطوح ساختمانی، ایجاد کبک و قارچ در اثر رطوبت آبگریز کردن این سطوح دارای اهمیت ویژه‌ای است. خوردگی سطوح فلزی و فولادی در نواحی ساحلی و صنایع مختلف و جلوگیری از تضعیف مقاومت مصالح ساختمانی بتنی، مسئله مهم دیگری است که در ضد آب‌سازی به آن پرداخته می‌شود. استفاده از نانو پوشش آبگریز به منظور افزایش دوام، کاهش هزینه‌ها و کاهش زمان مورد نیاز برای نظافت تجهیزات در صنایع مختلفی مانند اتومبیل‌سازی، ساختمان وغیره مورد استفاده قرار گرفته است. نانو پوشش‏ها و رنگ‏های خود تمیز شونده آبگریز به واسطه حرکت قطرات آب از روی سطح خود آلودگیهای سطحی را می‌زدایند.

چند دلیل استفاده از نانو پوشش های آبگریز کننده برای مصالح ساختمانی

خسارات ناشی از جذب رطوبت در مصالح ساختمانی یا نمای ساختمان
شوره زدگی و پوسته پوسته شدن سطح
حملات قارچ ها، کپک ها و جلبک ها
پوسته شدن رنگ
نفوذ و نشت رطوبت به درون دیوارها
کثیف شدگی زودهنگام
سطح ترک های ناشی از تورم و انقباض
یخ زدگی و ذوب شدن پیاپی آب در مصالح
کربونیزاسیون – باران های اسیدی – سولفاته شدن – خوردگی شیمیایی
خوردگی آهن آلات به کار رفته در اسکلت ساختمان
آلودگی هوا خصوصاً در شهرهای بزرگ و کثیف کردن چهره ساختمان‏های شهر
دشواری شستشوی نمای ساختمان‏ها و در برخی موارد غیرممکن بودن این امر
فرسودگی، کثیفی و رنگ‏پریدگی نماهای برخی از ساختمان‏ها در سطح شهر