ความสล็อตแตกง่ายเกลียดชังของน้ำมันและน้ำที่มีต่อกันนั้นเป็นตำนาน แต่เมื่อถูกบังคับให้ต้องเดินเข้ามา พวกเขาแทบจะแยกไม่ออก ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาตัวกรองพิเศษที่แยกทั้งสองอย่างออกอย่างหมดจด ทำให้น้ำไหลผ่านและทิ้งน้ำมันไว้เบื้องหลังการผสมผสานของสารเคลือบตาข่ายสแตนเลส (ด้านบน) หรือผ้าโพลีเอสเตอร์ (ด้านล่าง) ช่วยให้น้ำ (สีน้ำเงิน) เปียกพื้นผิวในขณะที่น้ำมัน (สีแดง) ถูกไล่ออกและเกิดเม็ดขึ้น ตัวกรองดังกล่าวสามารถช่วยขจัดคราบน้ำมันได้
A. KOTA ET AL./NATURE COMMUNICATIONS 2012
ตัวกรองดังกล่าวสามารถพิสูจน์ได้ว่ามีประโยชน์สำหรับการทำความสะอาดคราบน้ำมันหรือการทำความสะอาดน้ำที่โรงบำบัด
นักวิจัยรายงานออนไลน์ 28 สิงหาคมใน Nature Communications การตั้งค่าอย่างง่ายโดยใช้ตัวกรองใหม่สามารถกำจัดน้ำมันได้มากกว่า 99.99 เปอร์เซ็นต์ออกจากส่วนผสมระหว่างน้ำมันและน้ำ
น้ำมันและน้ำต่างก็เกาะติดกันโดยอยู่คนละฟากของห้องในงานเลี้ยงค็อกเทลระดับโมเลกุล แต่เพิ่มสารเคมีที่เรียกว่าสารลดแรงตึงผิว ซึ่งเป็นโมเลกุลที่ดึงดูดน้ำบางส่วนและดึงดูดน้ำมันบางส่วน และคุณมีสารหล่อลื่นทางสังคมที่บังคับให้น้ำและน้ำมันหลอมรวมกัน เมื่อการพบปะสังสรรค์นี้เกิดขึ้น เป็นการยากที่จะเลิกทำ
วิธีหนึ่งในการแยกพวกมันออกจากกันคือการใช้เมมเบรนกรองที่เคลือบด้วยโมเลกุลที่เกลียดน้ำ เมมเบรนดังกล่าวจะยอมให้น้ำมันซึมผ่านได้ แต่จะไม่ให้น้ำ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ Anish Tuteja ซึ่งเป็นผู้นำงานชิ้นใหม่กล่าวว่า คิดถึงกระทะเทฟลอนที่ไม่ติดกระทะ น้ำมันเคลื่อนที่อย่างราบรื่นบนพื้นผิวดังกล่าว แต่มีน้ำเป็นเม็ดๆ แต่ตัวกรองเหล่านี้ต้องการพลังงานเพื่อบังคับสิ่งต่างๆ ให้ทะลุผ่าน และมักจะเกิดรอยเปื้อนหลังจากผ่านไปสองสามชั่วโมง นอกจากนี้
น้ำยังมีความหนาแน่นมากกว่าน้ำมัน จึงสามารถนั่งทับตัวกรองดังกล่าวได้ ทำให้น้ำมันผ่านเข้าไปได้ยากขึ้น
เมมเบรนใหม่อยู่ตรงข้ามกับเทฟลอน ทำให้น้ำผ่านได้ แต่ไม่ผ่านน้ำมัน และทำงานด้วยแรงโน้มถ่วงเพียงอย่างเดียว
“นี่เป็นงานที่ดี” Di Gao วิศวกรเคมีแห่งมหาวิทยาลัย Pittsburgh ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการวิจัยกล่าว “การสร้างพื้นผิวที่ขับไล่น้ำได้ไม่ยากแต่ชอบน้ำมัน แต่การทำในวิธีอื่นนั้นยาก”
ในการทำเมมเบรน Tuteja และเพื่อนร่วมงานเริ่มต้นด้วยโครงนั่งร้านตัวกรอง ซึ่งอาจเป็นตะแกรงลวด กระดาษกรอง หรือผ้าโพลีเอสเตอร์ จากนั้นนักวิจัยจุ่มหน้าจอลงในส่วนผสมที่ประกอบด้วยสารประกอบสองชนิด: POSS (fluorodecyl polyhedral oligomeric silsesquioxane) และ PEGDA (polyethylene glycol diacrylate) หนึ่งนาทีหรือมากกว่านั้นภายใต้แสงอัลตราไวโอเลตจะรักษาเมมเบรน และแข็งตัวและพร้อมใช้งาน
เมื่อเทส่วนผสมระหว่างน้ำกับน้ำมันลงบนตัวกรอง PEGDA จะดึงดูดน้ำและพยายามเกาะติดกับตัวกรอง ซึ่งทำให้พื้นผิวของตัวกรองบิดเบี้ยวในระดับโมเลกุล ดึงน้ำผ่าน น้ำมันซึ่งมีความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำจะอยู่ด้านบน
“มันเป็นตัวกรองที่ขัดกับสัญชาตญาณมาก” Tuteja จากมหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าว
Tuteja และเพื่อนร่วมงานของเขาใส่ตัวกรองใหม่ลงในอุปกรณ์ง่ายๆ เพื่อแยกน้ำมันและน้ำ เมื่อเทส่วนผสมลงในภาชนะ น้ำจะไหลผ่านตัวกรอง POSS-PEGDA ไปที่ด้านล่างของภาชนะ ประการที่สอง ตัวกรองแบบดั้งเดิมช่วยให้น้ำมันนั่งอยู่บนน้ำเพื่อเปลี่ยนทางไปด้านข้างในภาชนะอื่น การตั้งค่าทำงานได้ดีทีเดียว โดยแยกน้ำมันเรพซีดกับน้ำออก เช่น น้ำมันเฮกซาเดเคนกับน้ำมันดีเซลไลค์ แทนที่จะต้องใช้เครื่องดูดฝุ่นหรือการตั้งค่าที่ซับซ้อนซึ่งใช้แรงกดและกำลังในการบังคับส่วนผสมผ่านตัวกรอง การจัดเรียงใหม่นี้ใช้แต่แรงโน้มถ่วงเท่านั้น
วิศวกรทางทะเล Jerome Milgram จาก MIT กล่าวว่า “การวิจัยนั้นยอดเยี่ยมมาก เขาเสริมว่ายังต้องรอดูกันว่าการตั้งค่าดังกล่าวจะใช้ได้ในภาคสนามหรือไม่ ตัวอย่างเช่น การรั่วไหลของน้ำมันในมหาสมุทร อาจต้องใช้เวลาหลายพันชั่วโมงและหลายพันแกลลอนในการกรองสล็อตแตกง่าย
