Salviinia efekt

Salviinia efekt on nähtus, mis seisneb gaasilise õhukihi lõksustamises teatud keemiliste omadustega ja korrapärase struktuuriga pinnal, mis asub vee all. Nähtus on saanud nime taime järgi, kuna esineb ujuva salviinia lehtedes, hõlbustades gaasivahetust ja võimaldades seeläbi taime kiiremat kasvu. Sarnane efekt esineb looduses ka loomades: näiteks selgsõudurlased kasutavad seda vee all hingamiseks ning ka jahipidamise strateegiana, mis aitab tunnetada saaklooma lähenemisest tingitud muutusi vesikeskkonnas (vooliste dünaamikas) läbi muutuste selgsõudurlase esitiibadele kinnitunud õhumullide struktuuris (sh õhurõhus mulli sees).
vasakul|pisi|Selgsõudurlane Notonecta glauca vee all; tiibade näiliselt metalliline läige on tingitud valguse peegeldumisest õhk-vesi piirpinnal.
Salviinia efekti avastas Bonni ülikooli bioloog ja botaanik Wilhelm Barthlott koos kolleegidega vee-elustiku süstemaatilise uuringu käigus aastail 2002-2007. 2009. aastal määratleti viis pindadele iseloomulikku kriteeriumi, mis võimaldavad stabiilse õhukihi olemasolu vee all:

 Hüdrofoobne pinnakeemia (nt lipiidne koostis);
 Nanoskaalal struktuurid, mis tekitavad superhüdrofoobsuse (nt vahast kristallid);
 Nanoskaalal struktuuride koondumine korduvateks mikroskoopilisteks korrapärasteks struktuurideks (nt karvakesteks) suurusjärgus mõnest mikromeetrist mitme millimeetrini;
 Koondunud mikroskoopiliste struktuuride „avanemine“ allapoole (nii, et veest väiksema tihedusega õhumull saaks püsida tekkinud hüdrofoobses „taskus“);
 Moodustunud pinna elastsus, tänu millele saab pinnaga seotud õhukiht püsida muutlikes veealustes tingimustes piisavalt kokkusurutuna.

vasakul|pisi|Skemaatiline illustratsioon hüdrofiilsete „haaknõelte“ rollist salviinia efekti tagamisel (joonise vasakus osas on kujutatud hüpoteetiline täishüdrofoobne pind ning paremas osas on punastena näidatud hüdrofiilsed ankrud hüdrofoobsete karvakeste tipus). Valgena on kujutatud õhukiht/õhumull (saksa k Luftblase), sinisena vesi, rohelisena taimelehe pind; must nool näitab suurenevat alarõhku.
Täiendavaks struktuurseks „boonuseks“ on mõnevõrra paradoksaalselt pinna karvakeste tippudes esineva materjali keemilise koostise erinevus karvakese seina materjalist: kui sein on hüdrofoobne, siis tipus on eelistatud just hüdrofiilsete „haaknõelte“ olemasolu. See takistab suuremate õhumullide teket, mis võimaldaksid gaasil lõpuks lahkuda pinna küljest.

Salviinia efektil on ka praktilisi rakendusi, mida on püütud ka patenteerida. Nii on bioloogiliste mudelite põhjal loodud sünteetilised pinnad, mida saab kasutada veetakistust vähendavate katetena (esimestel prototüüpidel on mõõdetud kuni 30% takistuse vähenemist). Kui selline kate kanda näiteks laevakerele, võimaldaks see laeval "ujuva õhukihi" peal libiseda, vähendades energiakulu. Pindade hüdrofoobseid omadusi saab samas kasutada ka õlireostuse passiivseks adsorbeerimiseks veepinnalt.

 Viited 

Kategooria:NanotehnoloogiaKategooria:Materjaliteadus