الهندسة والآليات > الصناعة والأتمتة
تأثير اللوتس: سطوح تكره الماء وتنظف نفسها بشكل ذاتي
تخيل انو سيارتك تكون ما بدها غسيل وتضل عم تضوي بدون وجع قلب! تخيلي ما تضطري تعزلي حيطان ولا تحطي غسيل ويصير هالحكي من الماضي! تخيلوا انو هالحكي مو تكنولوجيا من المستقبل ولا من الفضاء الخارجي ولا حتى عالم عبقري اخترعوا بالمختبر! وأنو هي التكنولوجيا أقدم منكن ومني وموجودة من آلاف السنين على كوكب الأرض بس نحن تأخرنا لنكتشفها!!
اليوم بدنا نحكي عن super-hydrophobic surfaces أو السطوح الكارهة للماء وتقنية التنظيف الذاتي أو self-cleaning
هي التقنية متل ما حكيت قديمة كتير وشفناها كتير مرات بحياتنا اليومية بس ما انتبهنا عليها. أكيد أغلبنا شاف قطرات ماء تتجمع على سطوح أوراق النباتات وتتدحرج لتجمع بطريقها الاوساخ وتمنعها من التراكم وبذلك تبقى الورقة نظيفة بدون الحاجة إلى معاملة خاصة.
المثال الأبرز لهذه الظاهرة هو أوراق نبات اللوتس، لكن بسبب عدم توافر هذه الزهرة في بيئتنا قد لا يعرفها أكثر الناس، اللوتس نبات ينمو في الماء وتطفو زهوره وأوراقه على سطحه، البيئة التي تعيش فيها هذه الزهرة وحلية لكن الاوراق تبدو دائما بلون أخضر لامع بدون أي اتساخ.
السر وراء هذه النظافة يعود لسببين أساسيين: الأول هو وجود عدد كبير من النتوءات أو التعرجات الصغيرة التي لا ترى بالعين المجردة على سطح الورقة أبعاد هذه النتوءات من فئة المايكرومتر وتعطي هذه النتوءات سطح الورق خشونة كبيرة، العامل الثاني هو كريستالات من مادة شمعية تغطي النتوءات السابقة على شكل حليمات أبعادها من فئة النانومتر تزيد هذه الحليمات الخشونة على سطح الورقة، بالإضافة إلى ذلك فإن التركيب الكيميائي للسطح الخارجي من هذه الحليمات له طبيعة طاردة للماء.
تحدثنا على زيادة خشونة الورقة ولكن بم تفيد هذه الخشونة؟
هذه الخشونة تحبس ذرات الهواء تحت قطرات الماء وتمنعها من الانتشار على سطح الورقة وتؤدي إلى تكورها وتدحرجها عن سطح الورقة عند زوايا ميلان صغيرة، تقوم قطرات الماء المتدحرجة على سطح الورقة بتجميع الاوساخ المتواجدة على السطح وتنزلق الاوساخ عن سطح الورقة بسهولة، وتسمى هذه العملية بتأثير اللوتس أو lotus effect.
هذه الخاصية لا تنحصر فقط بالنباتات بل إن بعض الحشرات ذات الاجنحة الواسعة كالفرشات واليعسوب والعث تمتلك نفس الخاصية وهي مهمة جدا من أجل فعالية الطيران عند هذه الحشرات، تعود هذه الخاصية إلى بنى ميكروية على سطح الجناح والتي تجعل قطرات الماء تتدحرج على سطحه مجمعة بطريقها الاوساخ الموجود على هذا السطح.
هذه التقنية الرائعة وقليلة الكلفة من الناحية المادية والطاقية لم تعد مجرد تقنية نظرية فحسب بل تم تطبيقها على أمور من حياتنا اليومية لتجعلها أكثر بساطة وأقل كلفة.
تطبيقات تأثير اللوتس:
يصنع حالياً دهان يسمى دهان لوتسان Lotusan® والذي كما يدل اسمه فهو يعتمد على تأثير اللوتس للحصول على جدران تنظف ذاتيا بمجرد مرور المياه على سطحها
هنالك مجموعة واسعة من الملابس التي تستوحي تصميمها من اللوتس أو الفراشات، Green shield® غرين شيلد يستوحي تصميمه من زهرة اللوتس والفراشات ليعطي ملابس مضادة للماء والزيوت وطاردة للبقع تستخدم مركبات ذات بنية نانوية تعطي فعالية أفضل من الملابس التي تقدم نفس الخاصيات باستخدام كمية أقل من مركبات الفلور، المعروفة بتأثيرها السلبي على البيئة، بالإضافة إلى أنها تقدم حماية من البكتيريا والميكروبات بدون إضافة مواد كيمياوية.
Nanosphere® نانوسفير و بالاعتماد على تصميم جناح الفراشة يقدم ملابس ذات تنظيف ذاتي، مضادة للاحتكاك و طاردة للماء و الزيت.
أخيرا طلاء للنسيج أو مادة تستخدم بما يعرف بالتحضيرات النهائية للنسيج تدعى بماينكور Mincor® تترك هذه المادة حليمات على سطح المادة النسيجية مشابهة للحليمات في المادة الشمعية على سطح ورقة اللوتس وتجعل هذه المنسوجات ذات خاصية تنظيف ذاتي وعزل للماء يمكن استخدامها على الأشرعة وأقمشة الخيام والشوادر.
تابعوا معنا هذه الفيديو للتعرف عليها أكثر
لمتابعة باقي أجزاء سلسلة #محاكاة_الحياة #البيوميمكري
المصادر:
مصدر صورة الغلاف: هنا
