Τι θα γινόταν αν υπήρχε τρόπος να διατηρούνται τα γυαλιά, τα παράθυρα και τα παρμπρίζ του αυτοκινήτου χωρίς να θολώνουν. Φυσικά, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει αντιθαμβωτικά σπρέι, αλλά το πρόβλημα με τέτοιες εφαρμογές είναι ότι πρέπει να τα χρησιμοποιεί ξανά και ξανά. Μια ομάδα ερευνητών στο Ελβετικό Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας έχει την τέλεια μακροχρόνια λύση για τα προβλήματα του θαμπώματος των γυαλιών.
Πρόσφατα κατέθεσαν αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για μια εξαιρετικά λεπτή και εκατό τοις εκατό διαφανή επίστρωση χρυσού που ξεθαμπώνει (αφαιρεί το υπάρχον θάμπωμα από μια επιφάνεια) και αντιθαμβωτική (αποτρέποντας το σχηματισμό θαμπώματος σε μια επιφάνεια).
Η ειδική επίστρωση αναπτύσσεται χρησιμοποιώντας οξείδιο του τιτανίου και σωματίδια χρυσού. Απορροφά επιλεκτικά την υπέρυθρη ακτινοβολία από το ηλιακό φως και δημιουργεί ένα θερμαντικό αποτέλεσμα που είναι αρκετά ισχυρό για να κρατά το θάμπωμα μακριά από την επιφάνεια ενός αντικειμένου.
Πώς λειτουργεί η επίστρωση χρυσού
Η επίστρωση χρησιμοποιεί βασικά θερμότητα για την καταπολέμηση του θαμπώματος Για να θερμανθεί μόνη της η επίστρωση βασίζεται στην πιο δημοφιλή και εύκολα διαθέσιμη ανανεώσιμη πηγή, δηλαδή το ηλιακό φως. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι σχεδόν η μισή ενέργεια του ηλιακού φωτός βρίσκεται σε ένα φάσμα μήκους κύματος που δεν μπορούν να δουν τα ανθρώπινα μάτια.
Η επίστρωση χρυσού δεν απορροφά το υπόλοιπο πενήντα τοις εκατό του ηλιακού φωτός, το οποίο είναι οι ακτίνες UV και το ορατό φως. Τελικά, η επιλεκτική απορρόφηση του υπέρυθρου τμήματος του ηλιακού φωτός θερμαίνει την επιφάνεια ως και 8 βαθμούς κελσίου, αποτρέποντας την εμφάνιση θαμπώματος.
«Πετυχαίνουμε αυτό το φαινόμενο θέρμανσης κατασκευάζοντας ένα μεταλλικό στρώμα (χρυσό) σε πολύ συγκεκριμένο πάχος (που ονομάζεται όριο φιλτραρίσματος), όπου εμφανίζεται μια οπτική ανωμαλία. Αυτό οδηγεί σε μια ισχυρή και ευρυζωνική απορρόφηση του φάσματος σε λίγα νανόμετρα (συνολικά 10 νανόμετρα)», δήλωσε ο Iwan Haechler, διδακτορικός φοιτητής στο Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ζυρίχης και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης.
Οι ερευνητές εξηγούν ότι η επίστρωσή τους είναι ένα «σάντουιτς» πάχους 10 νανομέτρων που περιλαμβάνει δύο στρώματα διοξειδίου του τιτανίου και ένα μεσαίο στρώμα χρυσού. Το μέρος του χρυσού είναι δώδεκα φορές πιο λεπτό από ένα κανονικό φύλλο χρυσού.
Δεδομένου ότι η επίστρωση είναι εξαιρετικά λεπτή, μπορεί εύκολα να ενσωματωθεί κάτω από υπάρχουσες τυπικές επιστρώσεις, γεγονός που την προστατεύει από τυχόν εξωτερικές επιδράσεις, όπως γρατζουνιά, βρωμιές ή χημικά. Επιπλέον, μπορεί επίσης να εναποτεθεί σε εύκαμπτα υποστρώματα και δεν σπάει όταν λυγίζει.
Επίστρωση χρυσού κατά του θαμπώματος vs υπαρχόντων εφαρμογών
Προϊόντα όπως τα αντιθαμβωτικά σπρέι δημιουργούν ένα πολύ λεπτό στρώμα νερού στην επιφάνεια για την απομάκρυνση του θαμπώματος. Μετατρέπουν μια κανονική επιφάνεια σε μια υπερυδρόφιλη επιφάνεια με υψηλή συγγένεια με το νερό. Ωστόσο, το πρόβλημα με τέτοιες επιφάνειες είναι η μόλυνση.
Μαζί με το νερό, τα σπρέι προσελκύουν επίσης βρωμιά, σκόνη, λάδια και διάφορες άλλες ακαθαρσίες, και μόνο λίγη ακαθαρσία στην επιφάνεια τα καθιστά άχρηστα. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο πρέπει πάντα κάποιος να ξαναχρησιμοποιεί αυτά τα σπρέι και δεν είναι ανθεκτικά.
Από την άλλη, υπάρχουν και εκείνες οι λεγόμενες υπερυδρόφοβες επικαλύψεις, που απωθούν το νερό. Το θέμα εκεί είναι η επεκτασιμότητα, ειδικά στο γυαλί. Όπως η επίστρωση χρυσού, οι υπερ-υδρόφοβες επικαλύψεις χρησιμοποιούν επίσης θέρμανση για την αποτροπή του θολώματος, αλλά αντί για μια ανανεώσιμη πηγή, όπως το ηλιακό φως, χρησιμοποιούν ηλεκτρισμό για να παράγουν τη θερμότητα.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι ερευνητές θεωρούν την υδρόφοβη επίστρωση ως έναν ενεργειακά αναποτελεσματικό και μη βιώσιμο τρόπο διατήρησης μιας επιφάνειας χωρίς θάμπωμα.
«Το υποκείμενο κίνητρό μας ήταν να δείξουμε τις τεράστιες δυνατότητες της ηλιακής ενέργειας και πώς μπορούν να παρακαμφθούν λιγότερο βιώσιμες τεχνολογίες (όπως η χρήση ηλεκτρικής ενέργειας για την αποτροπή του θαμπώματος) εφαρμόζοντας φυσικές έννοιες και ορθολογική μηχανική. Ως εκ τούτου, ιδανικά, η επίστρωσή μας, συμβάλλει στη μείωση της κατανάλωσης ηλεκτρικής ενέργειας για θέρμανση», είπε ο Haechler.
Αυτό θα μπορούσε να είναι χρήσιμο, ειδικά για ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Στα κανονικά αυτοκίνητα, ο ζεστός αέρας από τον κινητήρα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για φύσημα με θερμαγωγό στα παρμπρίζ και να αφαιρέσει το θόλωμα. Οι ηλεκτρικοί κινητήρες δεν θερμαίνονται τόσο πολύ. Οι συγγραφείς πιστεύουν ότι χρησιμοποιώντας την επίστρωσή τους με βάση τον χρυσό θα μπορούν να επεκτείνουν την εμβέλεια των ηλεκτρικών αυτοκινήτων, καθώς θα χρησιμοποιηθεί λιγότερη ηλεκτρική ενέργεια για να εμποδίσει το θόλωμα σε αυτά τα αυτοκίνητα.
Πηγή: Interesting Engineering.
Σχόλια