„Impregnowane” liście lotosu

Efekt lotosu

Zapewne nie raz zdarzyło ci się przemoczyć buty lub kurtkę idąc przez zabłocone drogi i ulice pełne kałuż. Jako kierowca miałeś też pewnie do czynienia z irytująco brudną szybą samochodu spowodowaną jesienno-zimową pluchą. A myjąc okna bez wątpienia zastanawiałeś się kiedyś nad tym, czy nie można by było zrobić tego łatwiej… Choć powyższe sytuacje dotyczą życia codziennego, zainteresowali się nimi naukowcy. Na podstawie obserwacji liści lotosu opracowali prototypy wodoodpornych materiałów pomagające utrzymać czystość.

Portret lotosu

Lotos to wieloletnia bylina wodna rosnąca dziko w Azji, Europie i Ameryce. Z wyglądu lotosy przypominają grzybienie, czyli popularnie zwane lilie wodne, ale ich liście i kwiaty nie unoszą się na powierzchni wody, tylko wyrastają ponad nią.

Co ciekawe, te piękne rośliny uprawiane często w przydomowych stawach i oczkach, uwielbiają brudną, mulastą wodę i kwitną nawet w kanałach zachwycając wszystkich swoją nieskazitelną czystością. Ich wonne kwiaty (różowe, żółte lub białe) u niektórych gatunków wytwarzają jadalne orzeszki. Lotos jako jedyna roślina kwitnie i owocuje w tym samym czasie.

Efekt lotosu

Ale najbardziej godne uwagi są liście lotosu. Już dawno temu zauważono, że krople wody spadające na powierzchnię okrągłego liścia lotosu toczą się jak rtęciowe kulki, a spływając oczyszczają roślinę z zanieczyszczeń – kurzu, błota, drobnych owadów. Tę niezwykłą cechę roślina zawdzięcza szczególnej budowie. Na chropowatej powierzchni jej liści znajdują się mikroskopijne guzki, fałdki i wypukłości o kształcie ułatwiającym spływanie wody, pokryte dodatkowo nanogrudkami wosku.

Krople deszczu spadające na tą hydrofobową powłokę dotykają jedynie górnych części guzków, ześlizgują się po woskowych drobinach, zmywając jednocześnie zanieczyszczenia i nie przenikając do głębszej struktury. Obliczono, że liście mają kontakt z powierzchnią kropli jedynie w 3%.

Dzięki takiemu „impregnatowi” roślina pozostaje sucha i czysta, nawet jeśli na jej powierzchni wyląduje nie kropla wody a ciecz tak gęsta jak miód. Zachowanie takiej „niesplamionej” powierzchni pozwala na prawidłowe działanie procesu fotosyntezy. Co więcej, choć woskowa powłoka z czasem może ulec zniszczeniu, lotos potrafi ją odnowić i to pomimo niesprzyjających warunków.

Właśnie to zjawisko samooczyszczania się powierzchni technolodzy nazwali efektem lotosu.

Technologia na co dzień

Naukowcy twierdzą, że gdyby odwzorować budowę liścia lotosu, można by stworzyć materiał o nieskończonej liczbie zastosowań. Zakres prac, jakie do tej pory wykonano nad wprowadzeniem w życie technologii o efekcie lotosu jest wyjątkowo duży:

• budownictwo (pokrycia dachów i ścian oraz okna)
• tekstylia (nieprzemakalne kurtki, buty, kapelusze)
• chemia użytkowa (płyny do czyszczenia szyb, farby)
• drobne przedmioty domowe (obrusy, plastikowe naczynia samoczyszczące)
• mikrourządzenia odporne na wilgoć
• motoryzacja (szyby samochodowe)
• ogrodnictwo (szklarnie).

Niektóre z pomysłów zostały już wprowadzone w życie i trwają prace nad wdrożeniem ich do masowej produkcji.

Hydrofobowe dachy i szyby

Duże osiągnięcia w tej dziedzinie mają konstruktorzy pokryć dachowych. Na przykład stworzyno innowacyjne powłoki elewacyjne. Skonstruowano je łącząc znaną z dobrej hydrofobowości farbę silikonową z właściwościami mikrostruktury odwzorowanej z powierzchni liścia lotosu.

Pokrycie to ogranicza kontakt dachu z wodą i pozwala na jego samooczyszczanie się z brudu. Zanieczyszczenia nie przylegają do powierzchni elewacji a zwykły deszcz efektownie je zmywa. W rezultacie dach pozostaje czysty, suchy i nieprzemakalny. Wprowadzono na rynek również podobne, bardziej wyspecjalizowane produkty, np. do ochrony elewacji zabytkowych, do zapobiegania rozwojowi alg i grzybów oraz tynki do powierzchni pionowych – wszystkie wzorowane na budowie liścia lotosu.

Poza pokryciami elewacyjnymi naukowcy zwrócili również uwagę na powierzchnie szklane. Trwają prace nad oknami pokrytymi podobną technologią, szklarniami odprowadzającymi wodę czy szybami samochodów oczyszczającymi się bez pomocy rozmazujących brud wycieraczek.

Nieprzemakalne kurtki i buty

Nieprzemakalna kurtka nie jest nowością. Jednak ogólnodostępne dziś produkty tego typu nie odznaczają się wysoką jakością i trwałością. Z początku wodoodporne, w miarę używania tracą swoje właściwości. Dzieje się tak dlatego, że materiał mający stanowić barierę przed wodą jest jedynie powlekany impregnującą warstwą, która z czasem się zmywa lub ulega zniszczeniu.

Naukowcy obserwujący efekt lotosu postanowili ulepszyć technologie produkcyjne tkanin. Badacze z Politechniki Łódzkiej zastosowali zimną plazmę, by zmodyfikować cały materiał a nie tylko warstwę wierzchnią. Tak przetworzona tkanina jest trwała i skutecznie chroni przed wodą oraz zabrudzeniem. Co więcej, technolodzy stworzyli nie tylko prototyp, ale też reaktor, dzięki któremu można tworzyć produkt na skalę półprzemysłową. Trwają prace nad wdrożeniem tej techniki do produkcji w jeszcze większym zakresie. Badacze próbują też zastosować efekt lotosu do puchu wypełniającego kurtki, by zwiększyć jego nieprzemakalność i odporność na pleśnienie.

Kurtki produkowane są przy współpracy z firmą oferującą sprzęt dla alpinistów i są wspaniałym rozwiązaniem, zwłaszcza w ekstremalnych, górskich warunkach, gdzie niezbędne jest wyposażenie wysokiej jakości.

Prace trwają również nad zastosowaniem technologii zimnej plazmy w przemyśle obuwniczym. Sklejone tą metodą buty nie tylko nie przemokną na zwykłym deszczu, ale będą odporne także na inne ciecze i produkty, takie jak smary czy oleje. Efekt lotosu znajdzie więc zastosowanie nie tylko w obuwiu codziennym, ale też roboczym.

Technologie podpatrujące naturę idą więc ciągle do przodu. Można mieć więc nadzieję, że już niedługo w życiu codziennym będziemy mogli skorzystać z niezwykłych właściwości liści lotosu.

Lotos – ciekawostki

• Lotos jest bardzo cenioną rośliną na wschodzie i jednym z elementów kultury. Był czczony w starożytnym Egipcie, jest też świętą rośliną w hinduizmie i buddyzmie. Widnieje na godle Indii, jest także narodową rośliną Wietnamu.
• Lotos jest bardzo odporny. Jego nasiona mogą przetrwać zarówno suszę, ekstremalne temperatury jak i długie lata innych niesprzyjających warunków. Jeden z gatunków lotosu – lotos indyjski – wyrósł z nasion mających ponad 2000 lat!
• Odkryto, że kwiaty lotosu są odporne na zmiany temperatur, ponieważ są… stałocieplne.
• Lotos jest w całości jadalny. Stanowi również materiał zielarski i jest składnikiem wielu kosmetyków.
• Podobne właściwości do efektu lotosu mają nasze rodzime rośliny: liście kapusty i tulipana oraz  płatki kwiatów nasturcji.

Polecamy

• Człowiek zabójca zwierząt
• Człowiek przyczyną zagłady gatunków
• Historia wymierania gatunków
• Zwierzęta wymarłe w XXI wieku
• Zwierzęta wymarłe w XX wieku
• Przyczyny masowych wymierań
• Masowe wymierania gatunków – Wielka 5
• Masowe mniejsze wymierania gatunków
• Najbardziej zagrożone gatunki ssaków – Top 10
• Najbardziej zagrożone gatunki ptaków – TOP10
• Opracowania
• Wymieranie