Technologie w służbie nauki

Rynek technologiczny jest pełen skomplikowanych i złożonych urządzeń. Licząc od najmniejszych mikroprocesorów po silniki nowoczesnych samochodów. Mówi się, że najlepsze technologie i urządzenia pochodzą ze Wschodu albo z Niemiec. Jednak nie zawsze tak jest.

Nie musimy daleko szukać, aby odnaleźć nowe, ciekawe technologie. Naukowcy z Uniwersytetu Gdańskiego, z Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki opatentowali wynalazek pt. „Sposób oraz automatyczne urządzenie do ciągłego, nieinwazyjnego pomiaru energii powierzchniowej ciał stałych permanentnie zanurzonych w cieczach”. Patent jest efektem pracy badawczej naukowców: prof. dr hab. Stanisława Pogorzelskiego oraz mgr Macieja Grzegorczyka z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Matematyki, Fizyki i Informatyki UG.

Nazwa patentu brzmi bardzo skomplikowanie, jak starożytne zaklęcie, lecz nie kryje się pod nią nic strasznego. Swobodna energia powierzchniowa ciał stałych (SFE) jest ważnym parametrem termodynamicznym. Na jego podstawie możemy wnioskować o wielkości adsorpcji różnych substancji na powierzchni ciała stałego i na granicy faz ciało stałe-ciecz. Adsorpcję najłatwiej wytłumaczyć jako pochłanianie jednej substancji przez inną, ale tylko na jej powierzchni. Przykładem z życia codziennego może być wchłanianie toksycznych związków, obecnych w organizmie przez węgiel aktywny. SFE decyduje też o wielkości adhezji (czyli przylegania) cieczy do jego powierzchni. Aby określić wartość swobodnej energii powierzchniowej, należy dokonać pomiaru kąta zwilżania. Tworzy się on na styku powierzchni podłoża z powierzchnią cieczy.

Energia powierzchniowa odpowiada sile, która stara się przyciągnąć molekuły cieczy do podłoża. Aby to wytłumaczyć, wyobraźmy sobie drukarkę. Podczas drukowania na papierze krople tuszu przylegają do niego bardzo dobrze, ponieważ podłoże silnie je przyciąga. Natomiast gdybyśmy chcieli wydrukować coś na arkuszu plastikowej folii, siła jej przyciągania byłaby mała i tekst mógłby zostać starty.

„Automatyczne urządzenie do ciągłego, nieinwazyjnego pomiaru energii powierzchniowej ciał stałych permanentnie zanurzonych w cieczach” pozwala na dokonanie pomiaru SFE bez jakiejkolwiek procedury ingerencji w badaną próbkę (przenoszenie, wyjmowanie, osuszanie). Powierzchnia badanego ciała stałego pozostaje zanurzona.

Adsorpcja, zwilżalność i adhezja cieczy do powierzchni ciała stałego odgrywają kluczową rolę w wielu gałęziach przemysłu np.: produkcji polimerów, powlekaniu materiałów, warstw antykorozyjnych czy inżynierii i maszyn. Możliwe zastosowania wynalazku to: protetyka dentystyczna, zespoły badające stan warstw antykorozyjnych oraz laboratoria: morskie, elektrochemiczne, agrochemiczne, inżynierii hydrotechnicznej, hydrologii jezior i naukowe.