کشف شیشه جادویی همیشه تمیز
بنابر گزارش «اینترستینگ اینجینیرینگ»؛ دانشمندان دانشگاه ژجیانگ در شرق چین موفق به تولید نوعی شیشه شفاف و نازک شده‌اند که با استفاده از میدان الکتریکی می‌تواند گرد و غبار و ذرات را از سطح خود پاک کند. این شیشه بدون نیاز به آب، مواد شیمیایی یا انرژی زیاد، در عرض چند ثانیه تا ۹۸ درصد ذرات را از بین می‌برد.
عملکرد متفاوت ذرات در میدان الکتریکی
آلودگی سطحی ناشی از ذرات مشکل رایجی است که از پنجره‌های خانگی تا نما‌های برج‌ها و صفحات خورشیدی در بیابان‌ها را تحت تاثیر قرار می‌دهد و تمیز کردن آنها معمولا نیاز به زمان، تلاش و پول دارد.
پژوهشگران در آزمایش‌های خود دریافتند که ذرات باردار در میدان الکتریکی متناوب رفتار غیرمنتظره‌ای دارند؛ به‌جای اینکه فقط به صورت افقی حرکت کنند، برخی ذرات جهت حرکت خود را تغییر داده یا حتی از سطح جدا می‌شوند.
بسیاری از روش‌های کنونی تمیز کردن شیشه‌ها در شرایط خشک و پرگردوغبار عملکرد ضعیفی دارند یا نیازمند نگهداری مداوم هستند. یکی از رویکرد‌های امیدوارکننده استفاده از میدان‌های الکتریکی برای جابه‌جایی ذرات روی سطح است. فناوری‌هایی مانند صفحه‌های الکترودینامیک، که حتی در مریخ‌نورد‌ها به کار رفته‌اند، توانایی حذف گرد و غبار بدون نیاز به مایعات یا ساییدگی را دارند.
با این حال، کارایی این فناوری‌ها تا حد زیادی به علت درک ضعیف از نحوه شروع حرکت یا جدا شدن ذرات محدود بوده است. نبود مدل‌های فیزیکی دقیق باعث شده بود تا پژوهشگران برای طراحی بهینه، تنها حدس بزنند و سیستم‌های موجود هنوز در مقابله با گرد و غبار ریز و پوشش نامنظم مشکلاتی دارند.
اکنون، با بررسی دقیق‌تر تاثیر اندازه ذرات و شدت میدان الکتریکی بر این حرکت‌ها، دانشمندان چینی موفق شدند شیشه‌ای شفاف و بسیار نازک به ضخامت تنها ۰٫۶۲ میلی‌متر طراحی کنند که می‌تواند بدون دخالت دست، خود را از ذرات آلی و غیرآلی پاک کند. علاوه بر این، این شیشه شفاف می‌تواند خود را در عرض چند ثانیه تمیز کند و تا ۹۸ درصد ذرات را بدون استفاده از آب، مواد شیمیایی یا انرژی زیاد از بین می‌برد.
جلوگیری از نشست دوباره گرد و غبار
این شیشه علاوه بر پاک‌سازی، به جلوگیری از نشستن گرد و غبار جدید نیز کمک می‌کند. هنگامی که میدان الکتریکی فعال است، ذرات باردار موجود در هوا منحرف شده و سطح برای مدت طولانی‌تری تمیز می‌ماند. این پدیده که «اثر محافظت از ذرات» نامیده شده، تجمع گرد و غبار معلق را تا ۹۰ درصد کاهش می‌دهد و در شرایط طوفان‌های شن یا هوای غبارآلود محافظت مداومی را فراهم می‌کند.
کاربرد‌ها و قابلیت تولید انبوه
این شیشه خودتمیزشونده به علت شفافیت و کاهش اندک نور مرئی برای صفحات خورشیدی، شیشه خودرو، سقف گلخانه‌ها و پنجره ساختمان‌های بلند مناسب است.
این فناوری با استفاده از مواد رایج و فرآیند‌های صنعتی موجود شامل حکاکی الکترود روی شیشه و پوشش‌دهی آن با یک لایه محافظ نازک قابلیت تولید انبوه دارد و مقرون‌به‌صرفه است.
شیشه‌های خود تمیز شونده
شیشه خود تمیز شونده نوع خاصی از شیشه است که سطحی دارد که خود را از کثیفی و آلودگی پاک می‌کند. پوشش‌های خود تمیز شونده شیشه‌ها به دو دسته تقسیم می‌شود: آبگریز و آبدوست.
نخستین نمونه از شیشه‌های خودتمیزشونده با استفاده از پوشش نازک دی‌اکسید تیتانیوم در اوایل دهه نود ساخته شد که قابلیت فوتوکاتالیستی داشت و در سال ۲۰۰۱ به مرحله تجاری رسید. در این سال شرکت «پیلکینگتون گلس» از ساخت نخستین پنجره‌های خودتمیزشونده خبر داد و در ماه‌های بعد، چندین شرکت بزرگ شیشه‌سازی دیگر محصولات مشابهی را روانه بازار کردند.
پنجره خودتمیز شونده با الهام از چشم‌های شب پره
در سال ۲۰۱۶، پژوهشگران کالج دانشگاهی لندن (UCL) پنجره خودتمیز شونده‌ای ساختند که در مصرف انرژی نیز صرفه جویی می‌کند. نانوساختار این پنجره با الهام از چشم‌های پره و سایر موجوداتی که برای پنهان شدن از شکارچیان تکامل یافته‌اند، ویژگی ضد انعکاسی نور را دارا می‌باشد.
این شیشه به علت وجود نانوساختار‌های مخروطی روی سطح، بسیار مقاوم به آب است. وقتی باران به آن برخورد می‌کند، قطرات آب به شکل کروی تشکیل می‌شوند و به راحتی روی سطح می‌غلتند. این قطرات در حال حرکت، گردوغبار، دوده و سایر آلاینده‌ها را جمع‌آوری کرده و با خود به پایین می‌برند، بنابراین شیشه پس از باران تمیز و بدون لکه باقی می‌ماند. برخلاف شیشه‌های معمولی، در این شیشه قطرات آب به سطح نمی‌چسبند و هیچ ردی از خود برجا نمی‌گذارند.
این ویژگی مشابه پدیده‌ای است که به «اثر نیلوفر آبی» مشهور است و در دهه ۱۹۹۰ از سوی ویلهلم بارتلوت توصیف شد. برگ‌های این گیاه به علت ساختار میکروسکوپی و پوشش مومی خود، خاصیت فوق‌آب‌گریزی دارند و قطرات آب هنگام حرکت بر سطح آن، گرد و غبار و آلودگی‌ها را با خود می‌برند. این ویژگی الهام‌بخش بسیاری از فناوری‌های مدرن خودتمیزشونده شد.
انتهای پیام/
