Команда исследователей-химиков из Наноинститута Сиднейского университета разработала наноструктурированные поверхностные покрытия, которые обладают свойствами защиты от обрастания без использования каких-либо токсичных компонентов.
Биообрастание - накопление вредного биологического материала - представляет собой огромную экономическую проблему, которая обходится аквакультуре и судоходной отрасли в миллиарды долларов в год на техническое обслуживание и дополнительное использование топлива. Подсчитано, что повышенное лобовое сопротивление корпусов судов из-за биологического обрастания обходится судоходной отрасли Австралии в 320 миллионов долларов в год.
После запрета на токсичное противообрастающее вещество трибутилолово возникла необходимость в новых нетоксичных методах предотвращения морского биологического обрастания.
Руководитель исследовательской группы, доцент Кьяра Нето, сказала: «Мы стремимся понять, как работают эти поверхности, а также расширить границы их применения, особенно для повышения энергоэффективности. Ожидается, что скользкие покрытия будут скользкими. уменьшение, что означает, что объекты, такие как корабли, могут двигаться по воде с гораздо меньшими затратами энергии».
Новые материалы были протестированы на связке с сеткой от акул в сиднейском заливе Уотсон, что показало, что наноматериалы эффективно сопротивляются биообрастанию в морской среде.
Исследование опубликовано в ACS Applied Materials & Interfaces.
В новом покрытии используются «наноморщины», вдохновленные плотоядным растением-кувшином Непентес. Растение улавливает слой воды на крошечных структурах по краю своего отверстия. Это создает скользкий слой, заставляющий насекомых плавать на поверхности, прежде чем они соскользнут в кувшин, где они будут переварены.
Наноструктуры используют материалы, спроектированные в масштабе миллиардных долей метра, что в 100 000 раз меньше ширины человеческого волоса. Группа адъюнкт-профессора Нето в Sydney Nano разрабатывает наноматериалы для будущего развития промышленности.
Обрастание может произойти на любой поверхности, которая долгое время остается влажной, например, на аквакультурных сетях, морских датчиках и камерах, а также на корпусах кораблей. Скользкая поверхность, разработанная группой Neto, останавливает первоначальное прилипание бактерий, препятствуя образованию биопленки, из которой могут расти более крупные морские обрастающие организмы.
В состав междисциплинарной команды Сиднейского университета входил эксперт по биообрастанию профессор Труис Смит-Палмер из Университета Святого Франциска Ксавьера в Новой Шотландии, Канада, который в течение года находился в творческом отпуске в группе Нето, частично финансируемом Факультетом естественных наук. схема посещения женщин.
В лаборатории скользкие поверхности практически не поддавались обрастанию распространенным видом морских бактерий, в то время как контрольные образцы тефлона без смазывающего слоя полностью загрязнялись. Не удовлетворившись тестированием поверхностей в строго контролируемых лабораторных условиях только с одним типом бактерий, команда также проверила поверхности в океане с помощью морского биолога профессора Росса Коулмана..
Испытательные поверхности были прикреплены к плавательным сетям в купальнях Watsons Bay в гавани Сиднея в течение семи недель. В гораздо более суровой морской среде скользкие поверхности по-прежнему очень эффективно противостояли обрастанию.
Необрастающие покрытия являются формовочными и прозрачными, что делает их идеальным применением для подводных камер и датчиков.