وقتی یک قطره آب روی یک برگ نیلوفر آبی می‌افتد چه می‌شود؟
این یک سوال فلسفی نیست، بلکه پدیده‌ای طبیعی است که دانشمندان آن را مطالعه کرده و صدها سال سعی می‌کردند آن را به عنوان یک پدیده منطقی و عقلانی معرفی کنند.
قطره آب می‌افتد، می‌جهد و بدون بر جای گذاشتن هیچ اثری از خود می‌غلتد، برگ را تمیز می‌کند و جذب نمی‌شود.
اکنون دانشمندان در مرکز تحقیقات نوکیا در کمبریج بر این باورند که ممکن است بتوانند چنین تأثیری را در گوشی موبایل با استفاده از فناوری نانو تکرار کنند.
کریس باوِر، دانشمند ارشد در مرکز تحقیقاتی نوکیا در شهر کمبریج این طور خلاصه می‌کند که: « درست مثل خیلی از دانشمندان، ما هم در حال تلاشیم تا چیزی که طبیعت هزاران سال بی‌عیب و نقص در حال انجام آن بوده را کپی کنیم.»
برای رسیدن به خصوصیت ضدآب و ضدلک بودن در یک برگ نیلوفر آبی، تیم مرکز تحقیقاتی نوکیا در مراحل نهاییِ طراحی یک پوشش فوق آب‌گریز (سوپرهیدروفوبیک) است که در سطوح خارجی گوشی به کار می‌رود.
اگر از ماهیتابه نچسب تفلون استفاده کرده باشید، با پوشش آب‌گریز معمولی آشنایی دارید- اما به پوشش فوق آب‌گریز یک ساختار نانو نیز افزوده شده تا لایه‌ای از هوا را را روی سطح گوشی به دام انداخته تا قطرات آب به آن نرسند.
کریس باوِر دو کاشی پیچ و خم‌دار ساخت نوکیا را تولید کرده تا تفاوت را نشان دهد. ابتدا او قطره آب را روی سطحی که هیچ پوششی ندارد می‌اندازد و می‌گوید: «آب به این شکل پخش می‌شود و سطح را می‌پوشاند.»
پس از آن باوِر قطره آبی را روی مارپیچی که پوشش هیدروفوبیک معمولی دارد می‌اندازد. همان‌طور که پیش‌بینی می‌شد، آب به همان شکل خود باقی می‌ماند و دوباره به بالا می‌جهد و مولکول‌های آن محکم به هم چسبیده و سپس روی سطح سُر می‌خورد.
باور این گونه توضیح می‌دهد که: «پوشش هیدروفوبیک یا آب‌گریز مانند تفلون سطح کم‌انرژی و زوایه تماسی به اندازه ۱۲۰ درجه دارد که باعث می‌شود آب قطراتی مجزا و جدا از هم روی سطح تشکیل دهد.»
وی در ادامه توضیحات خود گفت که در پوشش فوق آب‌گریز زاویه تماسی که قطره آب می‌تواند نزدیک شود ۱۸۰ درجه است و مایع قطراتی جدا از هم را شکل می‌دهند که دقیقا از سطح می‌جهند.
«تفاوت در پوشش نانویی است که هوا را در محیط به تله می‌اندازد و در واقع مایع هرگز با سطح تماس پیدا نمیکند.»
ساخت پوشش نانو به روش‌های گوناگونی انجام می‌شود. «پوشش‌های نانوی بسیار نازکی وجود دارند که در اصل تنها لایه‌ای از مولکول‌ها روی سطح قرار می‌دهد یا پوشش‌های مرسوم دیگری که پلیمرهای فلور یا سیلیکون هستند و می‌توانند تا چندین میکرومتر ضخامت داشته باشند.»
تیم مرکز تحقیقاتی نوکیا در کمبریج نمونه‌ای از این پوشش را روی گوشی نوکیا Lumia ۷۱۰ ارائه کردند. این گوشی در آزمایشگاه آنها به یک پوشش فوق آب‌گریز یا سوپر هیدروفوبیک مجهز شد.
قطرات آب روی پوشش فوق آب‌گریز Lumia ۷۱۰ افتادند، جهیدند و غلتیدند- سپس روی یک لایه نازک گرافینِ زیرین که به همراه پوشش سوپرهیدروفوبیک به کار رفته می‌افتند.
در این مورد لایه گرافین مانند یک حسگر عمل می‌کند که قطرات آب را تشخیص می‌دهد و یک دوربین پرسرعت را برای ثبت فیلم حرکات آهسته فعال می‌کند. بنابراین شما می‌توانید پرش قطرات آب از سطح فوق آب‌گریز را ببینید.
باوِر این طور تخمین می‌زند که گرافین به احتمال زیاد تأثیر بسزایی در گوشی‌های موبایل خواهد داشت:
«گرافین سطحی است که از نهایت کیفیت برخوردار است؛ حجمی ندارد؛ بنابراین بسیار حساس است. قوی‌ترین و سخت‌ترین ماده‌ای است که تاکنون شناخته شده و عملکرد الکتریکی آن ۱۰۰ برابر بهتر از سیلیکون است.»
گرافین هم اکنون در پوشش‌های آنتی-استاتیک یا ضدساکن به کار می‌رود و طبق گفته باوِر احتمال دارد به عنوان جایگزین مستقیم برای ماده نیمه‌رسانا و فرانمای" ایندیوم‌تین اکسید" در صفحه‌نمایش‌ها مورد استفاده قرار گیرد.
پس این پوشش فوق آب‌گریز دقیقا چه کاری می‌تواند در تلفن همراه انجام دهد؟
باوِر تضمین نمیکند که شما می‌توانید گوشی خود را برای غواصی به اعماق دریا ببرید و سالم بیرون آورید. سوراخ‌ها و خط‌های گوشی موبایل نمی‌توانند ضمانت کنند که گوشی شما کاملا ضد آب باشد.
اما پوشش فوق آب‌گریز باعث می‌شود که وقتی گوشی شما در یک پیاله آب یا یک فنجان قهوه بیا‌فتد سالم بماند و صدمه نبیند.
«این پوشش خاصیت‌های ضدآب، ضدخش و ضدبازتاب گوشی را بهتر می‌کند.»
اگر چه این فناوری هم اکنون برای استفاده به عنوان پوشش داخلی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد، اما باوِر می‌گوید ایجاد پوششی که به اندازه کافی قوی باشد تا بتواند به عنوان پوشش خارجی به کار رود سخت‌تر است:
«چالش بزرگ این است که ساختار نانو باید به قدری قدرتمند باشد که بتواند در استفاده روزمره دوام بیاورد. شما می‌توانستید هم اکنون نیز پوشش فوق آب‌گریز را درون یک گوشی قرار دهید، زیرا کسی نمی‌تواند به آن آسیبی وارد کند؛ اما در آن صورت، وقتی گوشی در جیب شماست از ضربات خارجی ایمن نخواهد ماند. قرار دادن این پوشش برای سطح بیرونی بسیار بادوام‌تر است. به احتمال زیاد شما هم می‌خواهید آن را در سطح بیرونی داشته باشید، زیرا دقیقا جایی است که شما بازتاب تمیز نگه داشتن گوشی خود را خواهید دید.»
باوِر گفت: «تیم مرکز تحقیقاتی نوکیا در کمبریج به مرحله تکمیل یک پوشش خارجی قوی از جنس فوق آب‌گریز بسیار نزدیک شده‌اند.»
فوق آب‌گریزی (سوپر هیدروفوبیا) فقط یکی از شکل‌های جدید ساخت گوشی است. در NRC کمبریج، تیم در حال استفاده از فناوری نانو برای ساخت تلفن‌های همراهی است که نه تنها بعد از غوطه‌ور شدن در آب صدمه نبینند بلکه بتوانند کشیده شوند، تا شوند و انعطاف داشته باشند.
باوِر می‌گوید: «ما در حال تولید نوع جدیدی از تعامل و ایجاد یک زبان حسی کاملا جدید برای استفاده از تلفن همراه هستیم.»
با وجود این، باوِر افزود که طبیعت هیشه پیروز است. هیچ کس تاکنون نتوانسته یک پوشش فوق آب‌گریز تولید کنند که درست مثل یک برگ نیلوفرآبی بتواند خودش را ترمیم کند. این چالشی است که ما پیش رو داریم.
دریافت لینک صفحه با کد QR
