اليوم، يسمع الكثير منا عن الأسطح ذاتية التنظيف، والتي تستخدم أيضًا في الصناعات المختلفة. بدأ اكتشاف هذه الخاصية بتأثير زنبق الماء. لقد لوحظ منذ فترة طويلة أن زهرة اللوتس هي زهرة لا تتسخ بأي شكل من الأشكال (على الرغم من أنها تعيش في المستنقعات والمياه الموحلة). الماء الموجود على هذه الزهرة ينزلق ببساطة؛ كما لو كان سطحه دهنيًا تمامًا.

وفي وقت لاحق، اتضح أن سبب هذه الحادثة هو النتوءات الصغيرة الموجودة على سطح زهرة اللوتس. هذه النتوءات تجعل قطرات الماء لا يمتصها السطح ويمكن القول أن هذه الزهور “كارهة للماء”. وتسمى هذه الخاصية أيضًا “طارد الماء” . تعني الكارهة للماء أن السطح لا يمتص الماء وأن التصاقه بالسطح منخفض جدًا. وهكذا تمر قطرات الماء بسهولة فوقها وفي طريقها تأخذ معها أيضًا التلوث السطحي. هكذا يتم تنظيف الزهور مثل اللوتس ببساطة عن طريق المطر.

وبطبيعة الحال فإن التنظيف الذاتي له ثلاث آليات رئيسية، نوضحها فيما يلي:

سوبر مسعور

يمكن إنشاء الأسطح فائقة الكارهة للماء باستخدام العديد من الطرق مثل استخدام البلازما أو الأيونات، ونمو البلورات على سطح المادة والطباعة الحجرية النانوية أو طرق أخرى. كل هذه العمليات تتسبب في تكوين أسطح ذات نتوءات صغيرة تسبب خصائص كارهة للماء للغاية . السبب وراء الخاصية الكارهة للماء لهذه الأسطح هو قدرتها على منع الماء من الانتشار على السطح عندما يتلامس الماء مع السطح. في الأسطح الكارهة للماء، يتم وضع قطرة الماء عادةً بزاوية كبيرة على السطح. عادة، الأسطح شديدة الكارهة للماء، والتي لها زاوية صغيرة جدًا على الأرض، ينزلق الماء بسهولة فوقها ويسقط على الأرض.

مقاومة الماء على الأسطح ذاتية التنظيف

في هذه العملية، عن طريق تحريك الماء على هذه الأسطح، يقوم الماء بسهولة بإزالة التلوث الموجود على السطح.

المحبة للماء

تتمتع الأسطح فائقة المحبة للماء أيضًا بخصائص تنظيف ذاتي جيدة. في هذه الأسطح، تنتشر قطرات الماء بالكامل على السطح وتوضع بزاوية صغيرة جدًا على السطح. عندما يتم وضع الماء على هذا السطح، يتم وضع ذرات الغبار والتلوث على الماء (في الواقع، يتم وضع الماء بين السطح والتلوث). ونتيجة لذلك، يمكن غسلها بسهولة بالماء وتنظيفها دون ملامسة السطح.

تنتشر قطرة الماء بالكامل على السطح وتوضع بين السطح وجزيئات الغبار. بعد ذلك، يتم ببساطة دهنه بالماء ويتم تنظيف السطح.

حفاز ضوئي

ومن المواد المستخدمة في الأسطح ذاتية التنظيف، وخاصة الزجاج، أكسيد التيتانيوم. هذه المادة لها آلية مختلفة عن الطريقتين السابقتين. في هذه الآلية، يتم طلاء أكسيد التيتانيوم على السطح المطلوب ويطلق الإلكترونات عن طريق تشعيعه بالأشعة فوق البنفسجية. تتفاعل الإلكترونات المنبعثة من أكسيد التيتانيوم مع الماء أو الهواء المحيط وتنتج جذورًا حرة. تتفاعل هذه الجذور الحرة مع المواد العضوية الموجودة على السطح وتتسبب في تكسيرها وتدميرها. كما أن طلاء أكسيد التيتانيوم يمكن أن يحول سطح الزجاج، والذي عادة ما يكون سطحًا كارهًا للماء نسبيًا، إلى سطح محب للماء للغاية، ونتيجة لهذا التحول، عندما تهطل الأمطار، ستنتشر قطرات الماء بالكامل على السطح بدلاً من أن تكون متكتلة، مما يسهل تنظيف السطح أيضاً.

تستخدم معظم الأسطح ذاتية التنظيف هذه الآليات للتنظيف، وحتى اليوم، يتم استخدام آليات مثل الكارهة الفائقة للماء كثيرًا. إحدى الصناعات التي تستخدم الأسلوب الفائق للماء كثيرًا هي صناعة السيارات. ومن خلال تغطية نوافذ السيارة، فإنها تصبح كارهة للماء للغاية، مما يجعل هذه النوافذ لا تحتاج إلى الغسيل لفترة طويلة. وتستخدم آليات أخرى أيضا في هذه الحالات.