مقدمه
از آنجا که تهیه پوشش خود تمیز شونده به دلیل استفاده زیاد از محلول‌‌های آلی همچون اتانول، استون، فرمالدهید و تتراهیدروفوران، همواره مشکلات ایمنی و آلودگی محیط زیستی در پی داشته، استفاده از پوشش‌‌های پایه آبی بسیار مورد توجه قرار گرفته است؛ که البته تهیه آن مشکل است. برای تهیه پوشش خود تمیز شونده دو مساله مهم مدنظر است: 1) تهیه توزیع پایداری از مواد با انرژی آزاد کم در آب و 2) تشکیل پوششی هموژن و با دوام با چسبندگی مطلوب به زیرلایه.
پوشش خود تمیز شونده و خود ترمیم شونده
محققان اکسیرور پوشش خود تمیز شونده و خود ترمیم شونده پایه آبی تهیه کرده‌اند که قابلیت اعمال به سطوح مختلفی مثل پارچه‌‌ها، اسفنج، چوب، شیشه و فلز را توسط روش شیمیایی خیس داشته و یک سطح خود تمیز شونده با هیسترزیس زاویه تماس کم به دست می‌دهد. این پوشش در برابر سایش فیزیکی، شستشوی مداوم، آب جوش و حمله اسید و باز‌‌های قوی (سولفوریک اسید و پتاسیم هیدروکسید) مقاوم است. به دلیل استفاده از آلکیل سیلان فلوئوره شده (FAS) این پوشش قابلیت خود ترمیم شوندگی در برابر آسیب‌‌های فیزیکی و شیمیایی از خود نشان می‌دهد.
ساخت پوشش خود تمیز شونده و خود ترمیم شونده
برای تهیه این پوشش، آن‌‌ها نانوذرات تفلون (PTFE) و FAS را به یک محلول آبی حاوی فلوئوروسرفاکتانت(Zonyl-321) اضافه کرده و محلولی نیمه شفاف به دست آوردند. سپس محلول برای مدت یک ماه در دمای اتاق نگهداری شد و جالب توجه است که هیچگونه رسوبی مشاهده نشد و تنها اندازه ذرات کمی افزایش یافته بود. در این میان وجود عامل سومی برای ایجاد توزیع یکنواخت نانوذرات در محلول آبی ضروری است که بتواند برهمکنشی یکسان بین این دو ماده ایجاد کند و تهیه شبکه توزیع پایدار را ممکن سازد. بنابراین این سیستم توزیع سه تایی اعمال این پوشش را بر زیرلایه‌‌های جامد توسط تکنیک شیمیایی خیس تسهیل می‌کند. وجود نانوذرات تفلون در ماتریس سورفاکتانت لایه پوشش را تقویت می‌کند و FAS همانند یک عامل اتصال چسبندگی به زیرلایه را بهبود می‌بخشد. این ماده باعث کاهش انرژی آزاد سطح و در نتیجه دفع مایعات بهتر می‌شود.
آزمایش عملکرد
برای آزمایش کاربری این پوشش پایه آبی، آن‌‌ها دو نوع زیرلایه را در نظر گرفتند: 1) مواد نرم مثل پارچه پنبهای، کاغذ، فرش، پلی استر و اسفنج و 2) مواد سخت شامل شیشه، ویفر سیلیکون و چوب. تمام این سطوح بعد از اعمال پوشش خود تمیز شونده شده و قطرات مایعات مختلف به صورت کروی بر روی سطوح باقی ماند.
نتایج آزمایش‌‌‌ها نشان داد که قطرات آب بدون برجای گذاشتن اثر خیسی و یا آلودگی سطح را ترک کردند که بیانگر چسبندگی بسیار کم آن‌‌ها به سطح است. در مقایسه با قطرات آب، قطرات روغن سطح را سختتر ترک کردند؛ زیرا معمولاً روغن ویسکوزیته بالاتر و تنش سطحی کمتری دارد. در نتیجه نیروی بهم چسبندگی بزرگتری بین قطره روغن و سطح پوشش تشکیل می‌شود که فرآیند را مشکل می‌سازد.
قابلیت خودترمیم شوندگی القایی
قابلیت خودترمیم شوندگی القایی توسط حرارت، از مهاجرت مولکول‌‌های کوچک FAS تحت دمای بالا ناشی می‌شود. در طی فرآیند گرمادهی تمایل به کاهش انرژی آزاد سطح، نیروی محرکه مهاجرت زنجیره‌‌های آلکیل فلوئوره شده به سمت سطح پوشش می‌باشد. این ویژگی توسط سایش برای آسیب‌‌های فیزیکی و روش پلاسما خلاء برای آسیب‌‌های شیمیایی مورد بررسی قرار گرفت که در هر دو حالت نتایج قابل قبولی حاصل شد.
با این دستیافته جدید می‌توان پوشش‌‌های پایه آبی برای کاربرد‌‌های مختلف طراحی کرد که خود تمیز شونده و ایمن و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه باشند.
