เทคโนโลยีป้องกันฝุ่นช่วยปูทางสำหรับพื้นผิวที่ทำความสะอาดตัวเองได้

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเทกซัสออสตินร่วมมือกับบริษัท Smart Material Solutions Inc. ซึ่งตั้งอยู่ในรัฐนอร์ทแคโรไลนาเพื่อพัฒนาวิธีการใหม่ในการป้องกันไม่ให้ฝุ่นเกาะบนพื้นผิว ผลที่ได้คือความสามารถในการผลิตวัสดุหลายประเภทที่กันฝุ่น ตั้งแต่ยานอวกาศ แผงเซลล์แสงอาทิตย์ ไปจนถึงหน้าต่างในครัวเรือน งานวิจัยนี้เผยแพร่ในACS Applied Materials & Interfaces "สิ่งที่เราได้แสดงให้เห็นในที่นี้คือพื้นผิวที่สามารถทำความสะอาดตัวเองได้" Chih-Hao Chang รองศาสตราจารย์จาก Walker Department of Mechanical Engineering ของ Cockrell School of Engineering และผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว "อนุภาคไม่สามารถเกาะบนพื้นผิวได้ ดังนั้นพวกมันจึงหลุดออกมาโดยใช้แรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว" ในการทดสอบ นักวิจัยได้กองฝุ่นบนดวงจันทร์ไว้บนพื้นผิววิศวกรรม จากนั้นพลิกพื้นผิวแต่ละด้าน ผลลัพธ์: มีเพียงประมาณ 2% ของพื้นผิวเท่านั้นที่ยังคงมีฝุ่น เทียบกับมากกว่า 35% ของพื้นผิวที่เรียบในลักษณะเดียวกัน นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้เกิดขึ้นจากสิ่งที่ตามนุษย์ไม่สามารถตรวจจับได้ ในการทดลอง ทีมงานได้ปรับเปลี่ยนรูปทรงเรขาคณิตของพื้นผิวเรียบเพื่อสร้างเครือข่ายโครงสร้างรูปทรงพีระมิดระดับนาโนที่อัดแน่น โครงสร้างเชิงมุมที่แหลมคมเหล่านี้ทำให้อนุภาคฝุ่นเกาะติดกับวัสดุได้ยาก แทนที่จะเกาะติดกันแล้วกลิ้งออกจากวัสดุด้วยแรงโน้มถ่วง โครงสร้างเหล่านี้เป็นโซลูชันแบบพาสซีฟ หมายความว่าไม่ต้องใช้พลังงานหรือวัสดุเพิ่มเติมในการกำจัด ฝุ่น เปรียบเทียบสิ่งนั้นกับโซลูชันที่ใช้งานมากกว่า เช่น กระจกบังลมรถยนต์ที่ต้องใช้ที่ปัดน้ำฝนและน้ำยาปัดน้ำฝนเพื่อทำความสะอาดฝุ่น การวิจัยได้รับทุนสนับสนุนจากโครงการ Small Business Innovation Research ของ NASA ดังนั้นการใช้งานครั้งแรกจึงมุ่งเน้นไปที่เทคโนโลยีอวกาศ ฝุ่นในอวกาศเป็นสิ่งที่น่ารำคาญเป็นพิเศษเนื่องจากทุกสิ่งมีความเสี่ยงสูงในสภาพแวดล้อมนั้น และสภาพแวดล้อมทำให้การทำความสะอาดฝุ่นเป็นเรื่องท้าทาย ฝุ่นสร้างความเสียหายให้กับภารกิจอพอลโลและทำให้ยานสำรวจดาวอังคารล้มเหลว ซามูเอล ลี ผู้เขียนหลักซึ่งเป็นนักวิจัยระดับปริญญาตรีในกลุ่มของ Chang กล่าวว่า "คุณไม่สามารถทำอะไรได้มากนักเกี่ยวกับฝุ่นดวงจันทร์ในอวกาศ เพราะมันเกาะติดกับทุกสิ่ง และไม่มีวิธีใดที่จะเช็ดออกหรือพ่นมันออกไปได้" "ฝุ่นบนแผงโซลาร์เซลล์ของ Mars Rovers อาจทำให้พวกมันล้มเหลวได้" เทคโนโลยีนี้อาจมีผลกระทบอย่างมากต่อโลก มันสามารถป้องกันไม่ให้แผงโซลาร์เก็บฝุ่นและสูญเสียประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไป มันสามารถปกป้องหน้าต่างที่เป็นกระจกและแม้กระทั่งหน้าจอดิจิตอลเช่นโทรศัพท์และทีวีในสักวันหนึ่ง เทคโนโลยีป้องกันฝุ่นมีมานานหลายทศวรรษแล้ว แต่ไม่ได้รับแรงผลักดันมากนักนอกห้องปฏิบัติการเนื่องจากความท้าทายในการปรับขนาด นักวิจัยใช้แนวคิดการประดิษฐ์ที่เรียกว่า nanocoining และ nanoimprinting ซึ่งพิมพ์ลวดลายบนวัตถุในรูปแบบที่ทันสมัยของหนังสือพิมพ์และภาพถ่ายที่ผลิตจำนวนมากในช่วงปี 1800