Innowacje są z natury

Matka Natura to najbardziej innowacyjny odkrywca. Na przestrzeni milionów lat stworzyła najpiękniejsze kolory jakie można dostrzec o każdej porze roku. Oprócz pięknego wyglądu, zadbała o ochronne roślin. Ludzie podglądają Naturę, aby wykorzystać jej rozwiązania w najnowszych technologiach. Ostatnie topowe rozwiązanie zostało podpatrzone u jednej z roślin, która jest symbolem czystości, w wielu kulturach. Jej łacińska nazwa to Nelumbo Adans, a potocznie zwana jest lotosem. Botanicy, badający budowę liści lotosu, odkryli naturalny mechanizm samooczyszczania. Mikroskopowa struktura powierzchni liści oraz jej skład chemiczny powodują, że liście nie zamakają. Krople wody toczą się po powierzchni liścia (przypominając płynną rtęć), zbierając przy tym zanieczyszczenia (cząstki mułu, drobne zwierzęta). Zjawisko to nazwano właśnie efektem lotosu.

Branża motoryzacyjna wdraża na bieżąco nowe technologie, pomysły, kolory. Sztab ludzi z działów rozwoju bierze udział w swoistym wyścigu jak z Formuły 1, aby wprowadzać coraz bardziej innowacyjne rozwiązania. Efekt lotosu (tj. hydrofobowości), czyli zdolności do odpychania cząsteczek wody, puka do drzwi naszych samochodów. Stawka w wyścigu jest ogromna. Co roku powstaje w naszym kraju 300 nowych myjni samochodowych – dzieję się to w odpowiedzi na zapotrzebowanie rynku. Teraz wyobraźcie sobie samochód z taką powłoką….

Efekt kwiatu lotosu stał się paliwem i inspiracją w tym wyścigu, bo każdy z nas chciałby mieć samochód, który zawsze wygląda (prawie) idealnie? Ile razy nie mamy czasu, czy po prostu chęci, by jechać do oddalonej o 5 minut drogi automyjni?

Kwiat przyszłości

Dlaczego kropla wody nie zwilża kwiatu rośliny którego środowiskiem jest woda? Jest to wywołane zdolnością zwilżania pokrywanej powierzchni przez wodę. W tym momencie warto wspomnieć o dwóch charakterystycznych słowach kluczowych – zwilżalność i kąt zwilżenia. Te dwa parametry wpływają znacząco na to czy dana powierzchnia będzie miała na sobie krople wody, czy będzie tak „śliska”, że pozostanie sucha. Im większy kąt zwilżenia, tym gorsza zwilżalność elementu, czyli czystsza powierzchnia. Z kolei im kąt mniejszy, tym lepsza zwilżalność powierzchni. To zjawisko jest wykorzystywane w nakładaniu lakierów samochodowych, ale w tym przypadku dąży się do uzyskania mniejszego kąta zwilżania dzięki czemu uzyskiwana jest preferowana siła krycia. Przyglądając się strukturze atomowej danej powierzchni możemy zauważyć równomierne rozłożenie elektronów. Hydrofobowe cząsteczki są apolarne i „ciągną” do innych apolarnych cząsteczek. Z kolei cząsteczki wody są polarne i w wielkim skrócie, do towarzystwa wzajemnej adoracji cząsteczek hydrofobowych nie należą. Zatem powłoka hydrofobowa jest warstwą apolarnych cząsteczek, które 'odpychają' wodę, płyny i brud. Ale jaki ma to wpływ na przyszłość? Super Hydrofobowe powłoki już znalazły zastosowanie przy produkcji kadłubów statków, obecnie buduje się statki coraz większe co przekłada się na większe opory wody oraz znacznie zwiększa zużycie energii potrzebnej do poruszania takich kolosów. Dzięki podglądaniu natury i zastosowaniu powierzchni hydrofobowych możliwa jest znaczna redukcja oporów spowodowanych wodą. Przykładem doskonale obrazującym zastosowanie tego rozwiązania jest łódź podwodna, gdzie stanowi to istotny element zwiększający potencjał mobilny, ale także znacząco ogranicza korozję kadłuba. Zmniejszenie oblodzenia ruchomych części jest niezbędne w eksploatacji na różnej szerokości geograficznej.

Brud się nie czepia

Właścicieli samochodów nurtuje pytanie jak utrzymać samochód w czystości przy jednoczesnym niskim nakładzie pracy. Każdy oczekuje, że jego samochód będzie wyglądał jak by przed chwilą był czyszczony. Pierwszą jaskółką sygnalizującą znaczące zmiany w właściwościach lakierów stosowanych w samochodach zaobserwowano w 2014 roku. Wtedy Nissan zaprezentował w jednym ze swoich modeli efekt „niewidzialnej wycieraczki”, który powstał w oparciu o nanotechnologie opierającą się o zjawisko hydrofobowości. Zastosowanie tej innowacyjnej powłoki w motoryzacji pozwala na odłożenie gąbki i ścierki na bok. Nissan Note pokryty wspomnianą powłoką, podczas testowego przejazdu, z dużą skutecznością pozbywał się brudu z karoserii. Zaprezentowany przez firmę film miał oczywiście charakter promocyjny, ale efekty są zdumiewające i wyznaczają pewną drogę jaką powinni podążać producenci lakierów samochodowych. Po obejrzeniu testu mogą nas nurtować pytania dotyczące wytrzymałości powłoki, wymaganych zabiegów konserwacyjnych czy odporność na uszkodzenia mechaniczne.

Do ideału bliżej niż dalej

Niestety, zaprezentowane na tę chwilę przez Imperial College London i Dalian University of Technology in China wyniki badań wskazują, że największą wadą takich powłok jest właśnie ich podatność na uszkodzenia mechaniczne. Cząstki tworzące warstwę hydrofobową, na obecnym etapie wiedzy, nie tworzą jednolitej struktury z lakierem samochodowym. Powłoka w obecnych rozwiązaniach jest nakładana jako ostatnia, zabezpiecza pracę lakiernika, jednocześnie będąc podatną na długotrwale występujące niekorzystne warunki atmosferyczne oraz rysy. Koncepcja rozgrzewa wyobraźnie niczym Ferrari Enzo. Możliwości są niemal nieograniczone, co jest motorem napędowym do dalszych badań i eksperymentów. Z niecierpliwością należy oczekiwać coraz nowocześniejszych produktów i technologii takich jak ta w branży samochodowej.

A co w zamian?

Obecne powłoki hydrofobowe nie są popularne z powodu ich ceny, a co najważniejsze, ich trwałości. Dostępne na rynku są rozwiązania sprawdzone i znacznie tańsze - a co dodatkowo ważne – możliwe do zastosowania na już istniejących powłokach. Nanosząc wosk na powierzchnie lakieru naszego samochodu uzyskujemy efekt mniej spektakularny, ale znacząco wpływający na utrzymanie samochodu w czystości. Woski oparte o nanotechnologii sprawiają że woda nie zatrzymuje się na powierzchni, a w rezultacie brud nie przylega znacząco. Istnieje wiele wosków na rynku, a jednym z najnowszych produktów oparty o najnowsze rozwiązania jest wosk polerski WAX (marki Profix). Produkt stosuje się na umyty samochód, aby nadać powłoce właściwości o jakich piszę powyżej, a przy tym pozwala wydobyć wyrazisty kolor lakieru.