TEACHER GUIDE SUPERHYDROPHOBIC MATERIALS EXPERIMENT D : BACKGROUND
Experiment amb materials superhidròfobs
description
Transcript of Experiment amb materials superhidròfobs
![Page 1: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/1.jpg)
Dossier de formació en nanotecnologies
per als professors
Mòdul experimentalUn dossier de formació integral per als professors
Experiment D
Aquest document ha estat creat en el context del projecte NANOYOU (WP4, tasca 4.1). Tota la informació es proporciona tal com apareix aquí, i no es dóna cap garantia que la informació sigui adequada per a cap propòsit concret. L’usuari de la informació en fa ús sota la seva pròpia responsabilitat. El document reflecteix únicament les opinions dels seus autors, i la Comissió Europea no es fa responsable de la utilització que es pugui fer de la informació que conté.
Judith Linacero, Plataforma de Nanotecnologia, PCB
Luisa Filipponi, iNANO, Universitat d’Aarhus
![Page 2: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/2.jpg)
Abans d’utilitzar aquesta presentació
Aquesta presentació en PowerPoint forma part del mòdul experimental del dossier de formació en nanotecnologies per als professors elaborat per NANOYOU. AQUEST PAQUET DE L’EXPERIMENT D INCLOU EL MATERIAL SEGÜENT:
Per al professor:EXPERIMENT D - DOCUMENT PER AL PROFESSORVÍDEOS 3 i 4 – LOTUS EFFECT DE NANOYOU
Per als estudiants:*
EXPERIMENT D - LECTURES INTRODUCTÒRIES PER ALS ESTUDIANTSEXPERIMENT D - QUADERN DE TREBALL DE LABORATORI DE L’ESTUDIANT NIVELL DE L’EXPERIMENT: Mitjà
* Aquests documents estan a disposició dels grups d’edat d’11-13 i 14-18 anys en diverses llengües.
ELS DOCUMENTS ES PODEN TROBAR A WWW.NANOYOU.EU.Aquests documents de NANOYOU es distribueixen amb una llicència de Creative Commons – Attribution-
NonCommercial-ShareAlike, llevat que s’indiqui altrament. Cal tenir en compte que algunes de les imatges que conté aquest PowerPoint estan protegides amb drets d’autor, i que per tant per reutilitzar-les fora d’aquest document cal el
permís del titular dels drets originals. Per a més detalls vegeu la diapositiva 14.
AVÍS D’EXEMPCIÓ DE RESPONSABILITAT: En els experiments que es descriuen en el dossier de formació següent es fan servir productes químics que cal utilitzar seguint les especificacions de seguretat del fabricant i la normativa de seguretat específica de l’escola. La protecció personal s’ha d’utilitzar seguint les indicacions corresponents. Com amb tots els productes químics, cal prendre precaucions. Els sòlids no s’han d’inhalar, i cal evitar-ne el contacte amb la pell, els ulls o la roba. Cal rentar-se bé les mans després de manipular-los, i s’han de llençar seguint les indicacions corresponents. Tots els experiments s’han de realitzar en presència d’un educador format per ensenyar ciència. Tots els experiments es duran a terme sota la pròpia responsabilitat de cadascú. La Universitat d’Aarhus (iNANO) i el consorci NANOYOU en el seu conjunt no es fan responsables dels danys o les pèrdues que puguin produir-se com a conseqüència de la realització dels experiments descrits.
.
![Page 3: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/3.jpg)
EXPERIMENT DNIVELL D’EDAT: 11-13 i 14-18 ANYS
Materials Superhidròfobs
![Page 4: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/4.jpg)
Experiment D – Materials superhidròfobsAplicacions de les nanotecnologies: Medi ambient
NATURA FONT D’INSPIRACIÓ CIENTÍFICA
BIOMIMÈTICA- Farmacologia: Prospecció Química.
Exemple: TAXOL (Agent Antitumoral).Extret del Tejo, arbre del NO dels EEUU.
- Arquitectura:
- Materials: Materials Superhidròfobs. EFECTE LOTUS.
![Page 5: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/5.jpg)
Experiment D – Materials superhidròfobsAplicacions de les nanotecnologies: Medi ambient
Analitzarem l’efecte de superhidrofobicitat (EFECTE LOTUS) degut:
Interacció de la química de superfície. Topografia superficial a Micro i Nano-Escala.
Aplicacions Panells solars
Teixits Recobriments
Hidròfila Hidròfoba
Fosfolípids
![Page 6: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/6.jpg)
Experiment D – Materials superhidròfobsAplicacions de les nanotecnologies: Medi ambient
- Mètode per Quantificar la Mullabilitat: MESURAR L’ANGLE DE CONTACTE.
“Energia de la interacció entre la superfície i el líquid”
Valor de l’angle de contacte
Tipus de superfície Exemple
~0 Superhidròfila TiO2 irradiat amb raigs UV
> 30 Hidròfila Vidre30-90 Intermèdia* Alumini90-140 Hidròfoba Plàstic140+ Superhidròfoba Fulla de lotus
Una de les propietats mes importants de la superficie d’un material:
MULLABILITAT
Hidròfila: Li agrada l’aigua Hidròfoba: No li agrada l’aigua
Goniòmetre: Mesura Estàtica.
Permet classificar les Superficies
![Page 7: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/7.jpg)
L’efecte Lotus (Nelumbo Nucifera)
- Planta originaria de l’Asia.- Fulles superhidròfobes.- Gotes d’aigua esfèriques com perles.- Efecte LOTUS – Efecte AUTONETEJA.
NATURA CIÈNCIA
http://www.youtube.com/watch?v=oEeztp5ZyYQ&feature=player_embedded http://www.youtube.com/watch?v=3-MFrM-ubvA&feature=player_embedded
![Page 8: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/8.jpg)
De quina manera i perquè és “nano”?
→ La Química de Superfície NOMES pot crear Superficies hidròfobes.
→ Però ... perquè la fulla de LOTUS repel·leix l’aigua?.
→ Microscopi Electronic de Rastreig de fulles de Creixen – NANOCRISTALLS.
→ Capa repel·lent de l’aigua, reforçada per la rugositat de la superfície:
SUPERFÍCIE SUPERHIDRÒFOBA(150º).
A B C D
Nanocristalls de cera d’unes desenes de nanòmetres
Figura 1. Microestructura i nanoestructura d’una fulla de creixen. (Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 16)
PER ASSOLIR LA SUPERHIDROFOBICITAT ES NECESSARI CREAR TOPOGRAFIA SUPERFICIAL.
![Page 9: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/9.jpg)
Autoneteja: com funciona?
Conseqüència:
- Gotes d’aigua rodolen i cauen de la superfície de la fulla
- Arrosseguen la brutícia. Efecte “AUTONETEJA”.
Figura 2. (esquerra) Gràfic que resumeix la relació entre rugositat i autoneteja: en la imatge superior una gota d’aigua elimina la brutícia de la superfície gràcies a l’efecte Lotus. (dreta) Representació gràfica dels contaminants i de les gotes d’aigua sobre una fulla de lotus. (Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 16)
Idealment: Gota d’aigua a l’aire te una forma totalment esfèrica (180º).
Superficies amb nanoestructures:- “Estoreta de Pilars”. - Angle de Contacte elevat.- Major porció d’aire = “Ideal”.
![Page 10: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/10.jpg)
Materials innovadors inspirats en el lotus
«Debemos mirar a la Naturaleza para observar qué soluciones aplica e intentar imitar e incluso plagiar, pero sin utilizar la materia viva»
Jorge Wagensberg
Pintures Textil Panells Solars
El Nano-Tex® El silici porós
![Page 11: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/11.jpg)
Experiment D – Materials superhidròfobsMaterials explorats en aquest experiment
Nano-Tex®:
NANO-TEX LOTUS
1
Figura 3. Nano-Tex® és un teixit resistent als vessaments. (Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 16)
El silici porós (recerca d’iNANO / Universitat de Lund): Vídeo 4 - Lotus Effect®
(segona part) de NANOYOU. 2
Mostra Angle de contacte (°)
A 64
B 110
C 155
D 167
Figura 4. Angle de contacte de diferents superfícies de silici porós.(Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 16)
![Page 12: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/12.jpg)
Experiment D - Protocol
Material:
Seguretat: Aquest experiment no utilitza productes químics, però es possible tacar-se.Utilitzar bata i guants.
LA SEGURETAT ES MOLT IMPORTANT EN QUALSEVOL TIPUS D'EXPERIMENT!!
Per taula1 Paper de filtre tallat 10x10 cm1 Portaobjectes o cobreobjectes1 Làmina d’alumini1 Teixit de cotó tallat 10x10 cm1 Teixit Nano tex tallat 10x10 cm1 Teixit sintètic tallat 10x10 cm1 Recipients de plàstic (plats o safates de pesada)4 Pipetes pasteur per aplicar els diferents liquids1 Retolador permanent
Taula professors: Taula comú:
1 Ampolla oli de girasol1 Ampolla suc de préssec (o altres)1 Vinagre1 Maionesa 1 Ketchup 1 Gots de plàstic1 Culleretes de plàstic1 Fulles de col i d’altres plantes
![Page 13: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/13.jpg)
Experiment D - Protocol
1) Comprendre les propietats superficials dels materials: Hidrofòbia i Hidrofília.
Material Hidròfil o Hidròfob? Cometaris
Alumini.
Plàstic.
Paper de filtre. Per que?
Fulles de col. Rodolen o Llisquen?
-Anàlisi d’un nanomaterial funcional:
- Nano-Tex.- Coto.
![Page 14: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/14.jpg)
Experiment D - Protocol
2) Anàlisi d’un Nanomaterial Funcional: Nano-Tex.
![Page 15: Experiment amb materials superhidròfobs](https://reader033.fdocuments.in/reader033/viewer/2022042815/556da874d8b42a875d8b4b95/html5/thumbnails/15.jpg)
Crèdits de les imatges
Figura 1: Primers plans d’una ampliació progressiva d’una fulla de creixen que revelen la presència de nanocristalls a la superfície (Crèdits de la imatge (A): A. Snyder, Exploratorium; (B, C): A. Marshall, Universitat Stanford; (D): A. Otten i S. Herminghaus, Göttingen, Alemanya; totes les imatges són material de la Xarxa NISE, www.nisenet.org, reimpreses d’acord amb els termes i les condicions de la Xarxa NISE).
Figura 2: Gràfic que resumeix la relació entre rugositat i autoneteja: en la imatge superior una gota d’aigua elimina la brutícia d’una superfície gràcies a l’efecte Lotus; (a baix) Representació gràfica de contaminants i gotes d’aigua en una fulla de lotus. (Crèdits de la imatge: realitzada per William Thielike, Wiki Commons, Creative Commons - ShareAlike 3.0).
Figura 3: Vessament d’una taca líquida sobre un teixit de Nano-Tex®. (Crèdits de la imatge: imatge cedida per cortesia de Nano-Tex, Inc., Copyright Nano-Tex. Inc.); (dreta) Imatges d’alta resolució del teixit Nano-Tex® (Imatges cedides per cortesia de Nano-Tex, Inc., Copyright Nano-Tex. Inc); (dreta) imatges de l’angle de contacte d’una gota d’aigua sobre un teixit Nano-Tex i sobre una fulla de lotus (Imatges: iNANO; Universitat d’Aarhus, Creative Commons – Attribution-ShareAlike 3.0).
Figura 4: Imatges per microscopi electrònic de rastreig de quatre mostres diferents que mostren un canvi de l’angle de contacte, que passa d’hidròfil (A) a hidròfob i a superhidròfob. Les mostres B-D estan fetes de silici porós, i la mostra D és l’única amb l’angle de contacte més gran. (Imatge reimpresa amb permís de: A. Ressine, “Development of protein microarray chip technology”, tesi doctoral 2005).