Yağmurlu bir günde şemsiyesiz yürüyüp, eve vardığınızda kıyafetlerinizin tamamen kuru kaldığını hayal edin. Veya beyaz gömleğinize dökülen ketçabın, hiçbir iz bırakmadan kumaşın üzerinden kayıp gittiğini... Bu bir sihirbazlık değil, yüzey kimyası ve nanoteknolojinin buluştuğu nokta: Süperhidrofobik (Aşırı Su İtici) Kaplamalar.
Bu yazımızda, sıvıları bir bilye gibi yüzeyden yuvarlayıp atan, ayakkabıları çamurdan ve metalleri pastan koruyan bu görünmez kalkanın arkasındaki bilimi inceliyoruz.
Bir malzeme suyu sevmiyorsa "hidrofobik"tir. Ancak işin içine "süper" kelimesi girdiğinde fizik kuralları değişir.
Hidrofobik: Standart bir mumlu araba yüzeyini düşünün. Su boncuklanır ama yüzeyde durur. Temas açısı 90 derece civarındadır.
Süperhidrofobik: Su damlası yüzeye neredeyse hiç dokunmaz. Temas açısı 150 dereceden büyüktür. Su, yüzeyde küresel bir bilye şeklini alır ve en ufak bir eğimde hızla yuvarlanarak, beraberinde toz ve kiri de götürür.
Bilim insanları bu teknolojiyi geliştirirken Nilüfer (Lotus) çiçeğinin yapraklarını taklit ettiler. Lotus yaprakları çamurlu sularda yaşar ama daima tertemizdir. Mikroskop altında bakıldığında, yaprağın yüzeyinin düz değil, milyonlarca mikroskobik tepecikle kaplı olduğu görülür.
Süperhidrofobik spreyler de aynı mantıkla çalışır. Ayakkabınıza veya montunuza sıktığınızda, nano-boyutlu silika veya titanyum parçacıkları yüzeyde pürüzlü bir katman oluşturur.
Bu nano-pürüzler o kadar küçüktür ki, su damlası bu boşlukların içine giremez. Su damlası, nano-tepeciklerin üzerindeki hava ceplerinin üzerinde "asılı" kalır. Yani aslında su, kumaşa değil, kumaşın üzerindeki ince bir hava tabakasına temas eder. Buna bilimsel olarak "Cassie-Baxter durumu" denir. Sonuç: Islanmayan, leke tutmayan ve kendi kendini temizleyen yüzeyler.
İnternetteki viral videolarda genellikle ayakkabılara sıkıldığını görsek de, endüstriyel kullanım alanı çok geniştir:
Tekstil ve Moda: Spor ayakkabılar, montlar ve iş kıyafetlerinin yağmur, çamur ve yemek lekelerinden korunması.
Elektronik: Cep telefonlarının devre kartlarının kaplanarak suya dayanıklı hale getirilmesi (Kazara tuvalete düşen telefonların kurtarıcısı).
Otomotiv: Ön camlara uygulandığında silecek kullanımını gereksiz kılan yağmur kaydırıcılar.
Altyapı: Elektrik tellerinin buz tutmasını engellemek veya bina dış cephelerinin kirlenmesini önlemek.
Denizcilik: Gemi gövdelerine yapışan yosun ve midyeleri önleyerek yakıt tasarrufu sağlamak.
Her teknoloji gibi bunun da sınırları vardır:
Mükemmel su ve leke iticilik.
Bakteri oluşumunu engelleme (Nem olmadığı için bakteri üreyemez).
Korozyon (Pas) önleme.
Dayanıklılık Sorunu: Nano-katman çok ince olduğu için sürtünmeye karşı hassastır. Ayakkabınızı giydikçe veya yıkadıkça bu katman aşınır ve spreyin yenilenmesi gerekir.
Nefes Alabilirlik: Bazı ucuz spreyler, kumaşın gözeneklerini tamamen tıkayarak hava akışını kesebilir ve terlemeye neden olabilir.
Görünüm: Koyu renkli eşyalarda bazen hafif beyazımsı bir pus bırakabilir.
Süperhidrofobik spreyler, malzeme biliminin günlük hayata dokunan en pratik örneklerinden biridir. Şu an için "sık ve yenile" mantığıyla çalışsa da, gelecekte bu nano-yapıların kumaşın ipliğine üretim aşamasında kalıcı olarak işlenmesiyle, "kirlenmek" kelimesini sözlüklerden çıkarabiliriz.
