Vesiuutisvuoto-blogi vesialan trendeistä ja kuumimmista puheenaiheista!

Niina istuu
 

Mitä yhteistä on lotuksella ja paistinpannulla?

Etsin tietoa erilaisista pinnoitteista, jotka sisältävät fluoropolymeerejä kuten teflonia, ja päädyin lukemaan artikkelia, jossa kerrottiin erilaisten pinnoitteiden historiasta. Artikkeli löytyy täältä, mutta halutessasi lukea sen, joudut pulittamaan pari dollaria. Mutta takaisin itse aiheeseen ja otsikon kysymykseen. Mitä yhteistä on lotuksella ja paistinpannulla? Katsopas ensin alla olevaa kuvaa lotuksen lehdestä, jossa on vesipisaroita.

Vertaa sitten näkemääsi alla olevaan kuvaan paistinpannusta, jossa on ruokaöljyä.

Näyttää aika samalta, vai mitä?

Sekä lotuksen lehden että paistinpannun pinta näyttäisi hylkivän sille kaadettua nestettä. Niin tosiaan tapahtuu ja se johtuu ns. pinnoitteista. Paistinpannut on nykyaikana usein pinnoitettu vettä ja rasvaa hylkivällä pinnoitteella, yleensä teflonilla. Myös lotuksen lehdet on pinnoitettu pitkäketjuisistä hiilivedyistä muodostuneella vahamaisella aineella. Tämä aine tekee lehden pinnasta vettä hylkivän eli hydrofobisen.

Hydrofobisella pinnalla vesi muodostaa pisaroita, jotka valuvat helposti pinnalta pois. Jos pinta ei ole hydrofobinen, kuten esimerkiksi puuvillainen t-paita, vesipisara leviää laajalle alueelle ja imeytyy pintaan. Vesipisaran käyttäytymistä erilaisilla pinnoilla on esitetty alla olevassa kuvassa.

Pisaran ja pinnan välistä kulmaa kutsutaan kontaktikulmaksi. Kun kulma on suurempi tai yhtäsuuri kuin 90 astetta, kutsutaan pintaa hydrofobiseksi. Kun kontaktikulma ylittää 150 astetta, on pinta superhydrofobinen. Termiä omnifobinen kuulee myös käytettävän pinnoista puhuttaessa. Tällaiset pinnat ovat ”kaikkea hylkiviä” eli niihin ei tarttu lika tai imeydy nesteet.

Mutta ei tässä vielä kaikki! Jokainen on varmasti ihastellut sitä, miten aamukaste helmeilee kauniisti kasvien lehdillä ja oksilla. Eli ilmiönä vettä hylkivät pinnat ei ole mitenkään erikoinen. Mutta se mikä tekee lotuksen mielenkiintoiseksi, on sen pinnan rakenne, kun sitä tarkastellaan mikroskooppisen läheltä.

Koska lotuksen lehden pinta hylkii vettä, voisi sen ajatella olevan extrasileä. Mutta asia onkin ihan päinvastoin! Pinta on aivan täynnä pientä nupua, joiden läpimitta on noin 10 mikrometriä (eli kymmenen metrin miljoonasosaa). Elektronimikroskoopilla otettuja kuvia löytyy tästä. Samasta linkistä löytyy myös kuva siitä, mitä tapahtuu, kun vesipisara osuu lehdelle. Koska nupulainen pinta on pinnoitettu vettä hylkivällä vahalla, jää vesipisara ikäänkuin kellumaan mikroskooppisen pienien nupujen päälle ja kontaktikulma on huikea 162 astetta. Lotuksen lehden pinta on siis luontaisesti superhydrofobinen.

Tämä ilmiö (englanniksi ”lotus effect”) on ollut lähtölaukaus uusien pinnoitteiden kehittämiselle. Paistinpannujenkaan pinnasta ei yritetä enää tehdä huippusileää vaan ne karhennetaan ennen pinnoittamista teflonilla. Näin on saatu aikaan pannuja, joihin tosiaankaan melkein mikään ei tartu. Aivan kuten lotuksen lehdet luonnossa.

Lue lisää:

Omniphobia: the stuffs that stick at nothing (Jessica Griggs) (maksullinen)

Superhydrophobicity in perfection: the outstanding properties of the lotus leaf (Ensikat ym.2011)

 

Artikkelia ei voi kommentoida.