نانوذراتی که مانع از نشستن بخار روی شیشه عینک می‌شوند

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ساینس اکسپلور، زمستان‌ که می‌شود به آنهایی که عینک می‌زنند، بیشتر سخت می‌گذرد، آن هم وقتی که از سرمای خیابان وارد خانه می‌شوند و شیشه‌های عینک‌شان را بخار می‌گیرد.

در خانه را که باز می‌کنید، سرما هم با شما به داخل هجوم می‌آورد و محیط پیرامون بدنتان را خنک می‌کند. در مواجهه با این سرمای ناگهانی است که مقداری از بخار آب موجود در هوا به صورت قطراتِ متراکم می‌شود. اگر عینک می‌زنید، قطرات آب به لنزها می‌چسبند و آنها را تار می‌کنند.

«الکساندر هن» (Alexander Henn) مخترع فنلاندی با یک نوع زباله بازیافتی به اسم «لیگنین» به جنگ این مه‌‌گرفتگی رفته‌ است. لیگنین نوعی پلیمر است - یک مولکول بزرگ که از بلوک‌های ساختمانی کوچکتر ساخته شده است. گیاهان چوبی حاوی مقدار زیادی لیگنین هستند و این همان ماده‌ای است که آنها را سفت و قوی نگه می دارد.

ضایعات لیگنین پودر قهوه ای رنگی است که تا حدی به گرد کاکائو شباهت دارد و می‌توان آن را به‌عنوان سوخت سوزاند؛ اما روش‌های ارزشمندتر و سازگار با محیط زیست برای استفاده از آن هم وجود دارد.

در این ارتباط دو رویکرد اصلی وجود دارد. اولین رویکرد، ساخت مواد شیمیایی و سوخت‌های جدید با لیگنین است. دومین رویکرد ساخت مواد جدیدی مانند نانوذرات است. نانوبیت‌ها آن قدر کوچک هستند که در مقیاس یک میلیاردم متر اندازه‌گیری می‌شوند.

برای ساخت نانوذرات لیگنین، دانشمندان پودر لیگنین را در مایعی که از مولکول‌های آلی ساخته شده بود (مولکول‌هایی با ستون فقرات کربن) حل کردند. وقتی آن مایع را در آب ریختند، لیگنین خوشه‌های کوچکی را تشکیل داد که در آب پراکنده بودند و اندازه هر کدام‌شان حدود 100 نانومتر بود. این خوشه‌های کوچک آبدوست یا به بیان دیگر عاشق آب بودند.

پوشاندن شیشه با ذرات لیگنین آب‌دوست، نحوه تعامل سطح آن با آب را تغییر می‌دهد. نانوذرات می خواهند به آب بچسبند و این باعث می‌شود آنها در سراسر سطح شیشه پخش شوند. اگر آب به اندازه کافی پخش شود، قطرات یک لایه نازک پیوسته تشکیل می‌دهند و مانع از مه‌آلود شدن شیشه می‌شوند.

مشکل اصلی این است که پوشاندن شیشه عینک با ذرات لیگنین، موجب می‌شود که کثیف به نظر برسد.

این موجب شد که الکساندر هن به فکر ساخت ذرات لیگنین کوچکتر بیفتد. برای همین، او گروهی از اتم‌های موجود در پلیمرهای لیگنین را با اتم‌هایی که برهمکنش متفاوتی با آب دارد، عوض کرد. این امر باعث شد که پلیمرها به شکلی محکم جمع شوند و ذرات کوچکتر از 50 نانومتر را تشکیل دهند. این ذرات کوچک دیگر به شکل آلودگی در دایره دید فردی که عینک می‌زند، جا نمی‌گیرد.

پوشاندن شیشه با لایه‌ای از این ذرات، از مه‌آلود شدن آن در مواجهه با تغییرات دما جلوگیری می کند.

این پوشش گران نیست و تولید آن نباید کار دشواری باشد. چنین روکشی می‌تواند زندگی را ایمن‌تر هم بکند؛ زیرا بسیاری از افرادی که کارشان نیاز به محافظت از چشم دارد، به این بهانه که مه‌گرفتگی و پاک کردن لنز کارشان را عقب می‌اندازد، از عینک ایمنی استفاده نمی‌کنند. با این حساب، استفاده از پوشش لیگنین می‌تواند یک راه حل پایدار برای حل این مشکل باشد. پوشش لیگنن برای جلوگیری از مه‌گرفتگی شیشه اتومبیل هم کاربرد مؤثری دارد.