Met laser bewerkt metaal wordt nooit nat

Een nieuwe lastertechniek maakt metaal net zo waterafstotend als een lotusblad. Handig, voor ijzelwerende vliegtuigvleugels.

Een waterdruppel rolt van een superruw metaaloppervlak.
Een waterdruppel rolt van een superruw metaaloppervlak. Foto J. Adam Fenster

Glanzende metalen als platina, titanium en messing worden extreem waterafstotend door een nieuw type laserbehandeling, waarbij dunne groeven op het oppervlak aangebracht worden. Vallende waterdruppels stuiteren van het materiaal af zonder het nat te maken. Dat laten natuurkundigen Anatoly Vorobyev en Chunlei Guo van de Amerikaanse Rochester University zien in een artikel Journal of Applied Physics.

Zulke ‘superhydrofobe’ oppervlakken, die water en vuil weren, kunnen worden toegepast in zichzelf-schoonhoudende medische instrumenten, of in waterbesparende toiletpotten, oppert Guo. Omdat druppels water niet lang genoeg hechten om te bevriezen, zijn ze ook bruikbaar op ijzelwerende vliegtuigvleugels, koelingsbuizen of hoogspanningskabels.

Super-waterafstotende oppervlakken zijn bekend uit de natuur. Bladeren van de lotusbloem zijn bedekt met minuscule bultjes van 10 micrometer (een honderdste millimeter), waarop weer kleinere bultjes zitten. Zo’n microscopisch ruwe oppervlakte is waterafstotend door de oppervlaktespanning van water, het streven naar een zo klein mogelijk oppervlak. Een bolvormige waterdruppelvorm is dan de gunstigste vorm: die heeft het minste contact met het ruwe metaaloppervlak.

Guo en Rochester voorzagen hun metalen van een lotus-achtige oppervlaktestructuur door het te bestoken met extreem korte extreem intense pulsen van laserlicht. Daardoor smelt het metaal ter plekke eventjes, waarna het meteen weer stolt in grillige vormen. Door deze behandeling uit te voeren in smalle stroken van 0,1 millimeter, creëerden de onderzoekers een lotus-achtige bulten-op-bultenstructuur, die bijna net zo goed water afstoot. Waterdruppels beginnen al van het materiaal af te rollen als je het maar 4 graden scheef houdt. Daarbij veegt het stofdeeltjes weg, zo lieten de onderzoekers ook nog zien.

Het oppervlak absorbeert ook bijna al het invallend licht. Zo’n diepzwarte kleur kan nuttig zijn voor bijvoorbeeld zonnecollectoren (die je dan ook nog eens zelden hoeft schoon te maken).