Experiment amb materials superhidròfobs

769 views

Published on

Presentació sobre l'experiment amb materials superhidròfobs utilitzada en el curs de formació de professorat entorn a nanotecnologies organitzat pel Parc Científic Barcelona.

Podeu trobar més recursos sobre nanotecnologies a www.nanoyou.eu

Published in: Education, Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
769
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
7
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Experiment amb materials superhidròfobs

  1. 1. Dossier de formació en nanotecnologies per als professors Mòdul experimental Un 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
  2. 2. 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 PROFESSOR VÍDEOS 3 i 4 – LOTUS EFFECT DE NANOYOU Per als estudiants: * EXPERIMENT D - LECTURES INTRODUCTÒRIES PER ALS ESTUDIANTS EXPERIMENT 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. .
  3. 3. EXPERIMENT D NIVELL D’EDAT: 11-13 i 14-18 ANYS <ul><li>Materials Superhidròfobs </li></ul>
  4. 4. Experiment D – Materials superhidròfobs Aplicacions 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.
  5. 5. Experiment D – Materials superhidròfobs Aplicacions de les nanotecnologies: Medi ambient <ul><li>Analitzarem l’efecte de superhidrofobicitat (EFECTE LOTUS) degut: </li></ul><ul><li>Interacció de la química de superfície. Topografia superficial a Micro i Nano-Escala. </li></ul><ul><li>Aplicacions </li></ul><ul><li>Panells solars </li></ul><ul><li>Teixits </li></ul><ul><li>Recobriments </li></ul>Hidròfila Hidròfoba Fosfolípids
  6. 6. Experiment D – Materials superhidròfobs Aplicacions de les nanotecnologies: Medi ambient <ul><li>Mètode per Quantificar la Mullabilitat: MESURAR L’ANGLE DE CONTACTE. </li></ul><ul><li>“ Energia de la interacció entre la superfície i el líquid” </li></ul>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 Valor de l’angle de contacte Tipus de superfície Exemple ~0 Superhidròfila TiO 2 irradiat amb raigs UV > 30 Hidròfila Vidre 30-90 Intermèdia* Alumini 90-140 Hidròfoba Plàstic 140+ Superhidròfoba Fulla de lotus
  7. 7. L’efecte Lotus (Nelumbo Nucifera) <ul><li>Planta originaria de l’Asia. </li></ul><ul><li>Fulles superhidròfobes. </li></ul><ul><li>Gotes d’aigua esfèriques com perles. </li></ul><ul><li>Efecte LOTUS – Efecte AUTONETEJA. </li></ul>NATURA CIÈNCIA http://www.youtube.com/watch?v=oEeztp5ZyYQ&feature=player_embedded http://www.youtube.com/watch?v=3-MFrM-ubvA&feature=player_embedded
  8. 8. De quina manera i perquè és “nano”? <ul><li>La Química de Superfície NOMES pot crear Superficies hidròfobes. </li></ul><ul><li>Però ... perquè la fulla de LOTUS repel·leix l’aigua?. </li></ul><ul><li>Microscopi Electronic de Rastreig de fulles de Creixen – NANOCRISTALLS. </li></ul><ul><li>Capa repel·lent de l’aigua, reforçada per la rugositat de la superfície: </li></ul><ul><li>SUPERFÍCIE SUPERHIDRÒFOBA(150º). </li></ul>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. A B C D
  9. 9. 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”.
  10. 10. 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
  11. 11. Experiment D – Materials superhidròfobs Materials explorats en aquest experiment Nano-Tex ® : 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 . Figura 4. Angle de contacte de diferents superfícies de silici porós.(Crèdits de la imatge: vegeu la diapositiva 16) NANO-TEX LOTUS 1 2 Mostra Angle de contacte (°) A 64 B 110 C 155 D 167
  12. 12. 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!! Taula professors: Taula comú: Per taula 1 Paper de filtre tallat 10x10 cm 1 Portaobjectes o cobreobjectes 1 Làmina d’alumini 1 Teixit de cotó tallat 10x10 cm 1 Teixit Nano tex tallat 10x10 cm 1 Teixit sintètic tallat 10x10 cm 1 Recipients de plàstic (plats o safates de pesada) 4 Pipetes pasteur per aplicar els diferents liquids 1 Retolador permanent 1 Ampolla oli de girasol 1 Ampolla suc de préssec (o altres) 1 Vinagre 1 Maionesa 1 Ketchup 1 Gots de plàstic 1 Culleretes de plàstic 1 Fulles de col i d’altres plantes
  13. 13. Experiment D - Protocol 1) Comprendre les propietats superficials dels materials: Hidrofòbia i Hidrofília. <ul><li>Anàlisi d’un nanomaterial funcional: </li></ul><ul><ul><li>Nano-Tex. </li></ul></ul><ul><ul><li>Coto. </li></ul></ul>Material Hidròfil o Hidròfob? Cometaris Alumini. Plàstic. Paper de filtre. Per que? Fulles de col. Rodolen o Llisquen?
  14. 14. Experiment D - Protocol 2) Anàlisi d’un Nanomaterial Funcional: Nano-Tex.
  15. 15. 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).

×