Výzkumný tým z Harvardu, pod vedením Joanny Aizenbergové experimentuje s povlaky, které porézním materiálům zvyšují odolnost vůči zašpinění, již několik let. Jejich úspěchy se dostávají do povědomí veřejnosti pod značkou SLIPS (Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces).  Jde o vytváření super kluzkých povlaků, které odpuzují téměř vše. Po površích vylepšených technologií SLIPS sklouzává nejen voda, ale neudrží se na nich ani led, olej, roztoky s rozpuštěnými solemi, krev,... .

Zvětšit obrázek

Tak-Sing Wong, bývalý postdok (osoba zaměstnaná na universitě po ukončeném studiu na doktora) předvádí, jak se košile špiní a nešpiní. Po vylepšeném rukávu koktejl z vína, rajčatové šťávy, žloutku a dalších lepivostí, sklouzává, aniž by z mládence udělal špindíru. Kredit: Eliza Grinnell, SEAS

Kolektiv vedený Aizenbergovou se doposud soustředil na úpravu pevných ploch a za jejich samočištění se již paní ředitelce dostalo celé řady ocenění. S vylepšeními z její dílny se setkáváme i  doma, například v ledničkách a mrazničkách, především v místech, kde není žádoucí aby se usazoval led. V lepších hotelích je mají na okenních tabulích, někdy i na keramických fasádách, kterým mladí umělci nechtěli dát pokoj. Od technických věcí nyní výzkumníci z Harvardu udělali malou odbočku. Ve zvláštním vydání časopisu Nanotechnology z 10. ledna letošního roku jim vyšel článek v němž popisují různou úpravu bavlněných a polyesterových tkanin určených ke každodennímu nošení. Vylepšené hadry mají být super odolné proti ušpinění.

Stavba listu lotosu po jehož „vzduchovém polštáři“ klouže kapka vody a odnáší nečistoty byla vzorem pro starší generaci vodě odolných a málo se špinících tkanin.

Poznámkou „Odolné špíně“ označuje své výrobky celá řada výrobců. Většinou jde o povrch upravený tak, že odpuzuje vodu. Inspirací pro tento typ tkanin se již dříve staly listy lotosu. Jejich drobné chlupaté nanostruktury vytvářejí na povrchu jakýsi vzduchový polštář po němž kapičky vody snadno sklouzávají. Textilie tyto nanostruktury imitují změtí vláken, které, podobně jako ty na listech lotosu, udržují mezi sebou vzduchové bublinky a docilují tak hydrofobního efektu. Navzdory označení „super hydrofobní“, princip lotosových listů má své vrtochy. Chloupky pro dokonale nesmáčivý povrch totiž ideální nejsou. Milimetrové kapky se po nich skutálejí, ale stačí aby déšť byl takzvaně bičující a rychle letící kapky vzduchový polštář svou razancí prorazí. Po nepropustnosti je pak veta. Stejně špatně to dopadne, když se látka vystaví páře.  Voda totiž na chloupcích kondenzuje postupně a takto vzniklé kapky sedí mezi chloupky jak přišité. Do té doby hydrofobní tkanina se začne chovat téměř hydrofilně. Podobnou neplechu provedou i saponát, organická rozpouštědla, oleje. A když k tomu připočteme ještě fakt, že časté nošení je nepřítelem struktur z jemných chloupků,...  

Zvětšit obrázek

Pro rukáv předváděnou košili byla vzorem struktura peristomu láčkovek. (Kredit: Rbrtjong, Wikipedie)

Hydrofobní povrchy v přírodě neumí dělat jen listy lotosu. Jinak na to jdou například láčkovky a právě jejich masožravým ústrojím se nechali inspirovat v Harvardu. Konkrétně impregnací pletiv jejich džbánků na hmyz a ještěrky. Neuškodí jim ani škrábání drápků na nožkách, neboť porušený povrch se sám zaceluje,  nesmáčí ho voda voda a netknou se ho ani trávicí enzymy.

Zvětšit obrázek

Technika SLIPS, odkoukaná u masožravek, spočívá v impregnaci tkaniny lubrikantem. Vědci u nich razí termín omnirepelentní. Naznačují tím, že toho odpuzuje hodně - vodu, olej i některá organická rozpouštědla, ale že také nejsou nepropustné (samočistící) pro všechny druhy nečistot. Jejich vlastnosti závisí nejen na látce, která je pro povrchovou úpravu použita, ale také na struktuře (pórovitosti) substrátu, který je chemicky inertní výplní "promaštěn". (Kredit: Joanna Aizenberg a James C. Weaver)

Američanům se po vzoru láčkovek super hydrofobní povrchy podařilo vytvořit pomocí tenké vrstvy z perfluorohexanu (C₆F₁₄).  Pokud by to někdo chtěl vyzkoušet, látka je komerčně dostupná pod názvem Fluorinert FC-70, vyrábí jí firma 3M. Povrch opatřený nano-vrstvou z tohoto materiálu se zdá na omak suchý, přesto je pro roztoky a špínu nedostižně kluzký, zvláště když se jako nosný materiál použije teflon.

Přírodní vzor láčkovek se nyní vědci pokusili napodobit i u tkanin a to hned dvěma způsoby.  Při jednom změť vláken nechali prostoupit nano částečkami oxidu křemičitého (SIM). U druhého tkaninu ošetřili gelem na bázi oxidu hlinitého (SGB). Pro praxi je v tomto případě velkým plus, že obě látky jsou levné a snadno dostupné. Amorfní forma SiO₂ vzniká okyselením křemičitanu sodného. I když jde o gel, většinou se s ním setkáváme ve stavu vysušeném. Má pak schopnost pohlcovat z okolí vodu a tak ho přidávají k vylepšení sypkosti materiálů. Na etiketách  pak výrobci potravin uvádějí substanci E551. Bývá v kypřících prášcích, soli, koření, kakau. Už ne jako E551 ale v pytlíku s popiskou silikagel, jí najdeme i v krabici od bot.

Zvětšit obrázek

Joanna Aizenberg, je profesorkou věd o materiálech, chemie a biologie. Je ředitelkou Kavli Institute for Bionano Science and Technology, členkou Wyss Institute na Harvard University,... Na snímku s kolegou Davidem Pogue ve skleníku vyjadřují vděčnost láčkovce. (Kredit: PBS/WGBH)

Ošetření tkanin amorfními SiO₂ a  Al₂O₃, dává tkaninám zajímavou vlastnost – vysokou odolnost před ušpiněním. O tuto přednost je nepřipraví ani dlouhodobé nošení, což vědci simulovali opakovaným kroucením testovaných vzorků.
Navzdory proklamovanému průlomu v samočištění oděvů, netřeba se ve svých úvahách nechat unést a provádět ukvapená rozhodnutí. Naše paní ubytovatelky hned tak o práci nepřijdou. Vylepšené prádlo z jejich tkaniny zůstává dlouho čisté a bez flekanců, nicméně necítili bychom se v něm nejspíš dobře. A cítilo by to asi i naše okolí. Lubrikanty totiž nedělají tkaninu jen odolnou otěru, schopnou zacelit si menší škrábance a stále čistou, ale také poněkud více neprodyšnou, než její autoři doufali. I přes tento hendikep, košile na fotografii nezůstane jen exemplářem pro předváděčky. O její střih se totiž začali zajímat armádní krejčí, zvláště ti ze složek protichemické obrany. Pozadu prý nezůstanou ani výrobci kombinéz záchranářů a možná se dostane i na vylepšení namáhaných míst  oděvů pro stavební dělníky. Ze všeho nejdříve se prý s vylepšením setkáme u deštníků, stanů a plachtoviny.

 Technika SLIPS dokáže připravit o slávu i sprejery:

Literatura:
Harvard University, Nanotechnology 25 014019. DOI: 10.1088/0957-4484/25/1/014019