Zvětšit obrázek

Kredit: Nissan

Automobilka Nissan začala ve svém technickém centru Nissan Technical Centre Europe
testovat inovativní úpravu karoserie odpuzující špínu z kaluží, bláto, každodenní usazeniny prachu i případné olejové skvrny. Principem je nesmáčivá úprava povrchu auta. 

Zvětšit obrázek

Kredit Nissan

Nesmáčivost není lidským výmyslem, předběhla nás příroda. Díky ní se například nepotopí bruslařky a vodoměrky, vodní ploštice prohánějící se po rybnících. Využívají k tomu  mikroskopické chloupky pokryté tenkou vrstvičkou vodoodpudivého vosku, které pokrývají jejich dlouhé nohy. Chloupky mají navíc i jakési drážkování, bránící uvězněnému vzduchu uniknout. Tajemství těchto povrchů spočívá ve struktuře povrchu materiálu, který je sám vodoodpudivý (hydrofobní neboli vody se bojící nebo vodu nesnášející). Takové  molekuly nebo povrchy neinteragují s vodou, protože nenesou žádný náboj (v molekule převažují nepolární vazby) a tak s vodou tvoří jen málo nebo žádné vodíkové můstky. Pokud povrch vodoodpudivého materiálu opatříme nano výstupky, nebo  jemně gravírujeme v nano rozměrech (drážky se vypalují laserem) získáme super-hydrofobní vlastnosti takového povrchu.

Zvětšit obrázek

Kredit Nissan

Nano drážkování je nákladné , levněji téhož lze dosáhnout pomocí nátěrových hmot. To je i případ úpravy karoserie Nissanu. Má nést značku ULTRATECH International Inc., a využívat má technologii Ultra Ever Dry. U té je nesmáčenlivost vyjádřena hodnotou 160 – 175 stupňů, což jí řadí do kategorii super-nesmáčivosti.

Pro srovnání, teflonová pánev má kontaktní úhel  (stupeň hydrofobnosti) 95 stupňů. U odpuzovačů vody na čelních sklech se úhel blíží 110 stupňům. Oba jmenované případy jsou ale jen hydrofobní. U těch, co mají předponu super musí být hodnota  nad 150. Polymer americké průmyslové nano ochrany tuto hodnotu přesahuje.  Lak se nanáší  ve dvou vrstvách. Spodní přilne k materiálu a chová se jako základní nátěr, má také antikorozivní vlastnosti. Vrchní vrstva pak vytváří vlastní nano-texturovaný povrch. Polymer vytváří vzorce geometrických útvarů s miriádami mezer. Ty zadržují molekuly vzduchu a vytváří na povrchu plochy vzduchový polštář.  Po takovém povrchu kapky vody, ale i oleje, snadno stékají, protože „bublinky“ vzduchu jim dovolují dotknout se vlastního povrchu jen přibližně 2 – 3 % jejich plochy.

Zvětšit obrázek

Znázornění kontaktního úhlu u hydrofobního a hydrofilního materiálu. Na super-hydrofobních površích se kapka téměř nedeformuje a úhel je větší než 150°.

Čím je vzduchový deštník souvislejší, tím pro pro hydrofobnost povrchu lépe. Tato vlastnost se dá kvantifikovat. Využívá se k tomu tvar kapek, které se na daném povrchu vytvářejí. Konkrétně jde o   kontaktní úhel mezi povrchem kapky a povrchem materiálu. 

U hydrofilních (vodo přilnavých) látek, je tento sklon menší než 30°. Kapky, které jsou drženy pohromadě jen vnitřními elektrostatickými sílami mezi polárními molekulami vody, mají tendenci se co nejvíce „rozplacatět“. U hydrofobních ploch vodoodpudivost zvyšuje kontaktní úhel až na 120°. Kapky jsou deformované na „placky“ mnohem méně. U super-hydrofobních povrchů kontaktní úhel přesahuje 150°. Na takovém podkladu jsou kapky téměř dokonale kulaté. Jen nepatrně je deformuje gravitace (ne přilnavost!).  Kinetická energie kapek při dopadu na takovou plochu sice způsobí, že se z nich také stane placka, ale jen na oka mžik načež vnitřní elektrostatické síly brzo  zajistí její zkompaktnění, což se nám jeví jakoby po dopadu od materiálu odskakovaly kuličky.

Zvětšit obrázek

Porovnání několika povrchů s povrchem Ultra Ever Dry.  Kredit: Tomáš Přeučil 2013

Podle všeho to Geraldine Ingham, šéfka marketingu Nissanu, svým slovním komentářem, přepískla. Mnozí z něj totiž usoudili, že když si takové auto koupí, budou ho mít čisté na věčné časy a nikdy jinak. Pochybností je celá řada. Vše je teprve ve stadiu testů v běžném provozu a o problémech, které by spořivé většině automobilistů takové vylepšení mohlo přinést, se zatím nehovoří. Tak například žádná z dosud zkoumaných úprav nano povrchů není levnou záležitostí a i když to automobilka chce zavést pro všechny standardní modely, nějak se to bude muset do celkové ceny auta promítnout. Ocenit by to mohla nejspíš jen na prestiž zaměřená klientela. A pak také ti, pro něž je čas tak drahý, že i zajetí do myčky je pro ně příliš.

Zvětšit obrázek

Kredit: Nanotechshop

My běžní smrtelníci, kteří jsme při zhasnutí na začátku privatizace jen tápali a teď počítáme i u které benzínové pumpy natankovat, asi zůstaneme u občasného polaskání se s naším miláčkem prostřednictvím smáčivého smetáku. Třeba proto, že většinou parkujeme někde na sídlišti a tam o nějaký ten lišej není nouze. Stříknout i malý škrábanec na hydrofóbním blatníku je ale pro autolakýrníky černá můra a svou nelibost by nám při loučení zcela jistě dávali písemně najevo. Kdo ví, zda by pojišťovny pro samočistící se auta navyrobily ve svých formulářích placenou kolonku navíc.

Ale i kdyby nás nic zlého nepotkalo, s polymerem s fraktálními útvary to je tak trochu jako s chlupatými pacičkami ploštic. I o ty je potřeba pečlivě se starat. Na autě super-povrch také přestane být, co býval zamlada a tak košťátko na řadu přece jen přijde a to poměrně brzo. Pokud by Japonci americký výrobek nějak zásadně nevylepšili, tak vrchní vrstva, která nejspíš bude jen okolo 20 nanometrů silná, bude vyžadovat obnovu, nejspíš  každý rok. V potaz bude potřeba brát i to, že tyto povrchy se nemají rády se saponáty a čistit mušince přípravkem obsahujícím alkohol by byla také pěkná hovadina. Navíc těmto povrchům škodí ultrafialové záření a tak bude lepší si na samočistící auto pronajmout garáž. Nejspíš proto se v zemi původu vylepšování aut polymerem Ultra Ever Dry prosadilo jen u přepravců cementu a na předváděčky off roadů. 

Ukázka dalších super-hydrofobních aplikací ze stránky  www.nanotechcoatings.com :