Σας προσκαλούμε στην παρουσίαση της Διδακτορικής Διατριβής που εκπόνησε ο Υποψήφιος Διδάκτορας κ. ΙΩΑΝΝΟΥ Δημοσθένης στον Τομέα Ρευστών της Σχολής Μηχανολόγων Μηχανικών ΕΜΠ.

Ο τίτλος της Διδακτορικής Διατριβής είναι: "Υπερυδροφοβικότητα σε υποβρύχιο περιβάλλον και εφαρμογές σε υπερυδρόφοβες μεμβράνες για αφαλάτωση"

Περίληψη

Ως υπερυδρόφοβα χαρακτηρίζονται τα υλικά που εξαιτίας της τραχιάς επιφανειακής τους τοπογραφίας, αλλά και της χαμηλής επιφανειακής τους ενέργειας, αντιστέκονται σθεναρά στη διαβροχή. Κατά συνέπεια, το φαινόμενο της υποβρύχιας υπερυδροφοβικότητας αναφέρεται σε επιφάνειες που είναι τόσο έντονα υδατοαπωθητικές, ώστε ακόμα και εξ’ ολοκλήρου βυθισμένες στο νερό δύνανται να παραμείνουν «στεγνές». Εμπνευσμένες σε μεγάλο βαθμό από τα φύλλα του φυτού Salvinia molesta, μπορούν και διατηρούν ένα σταθερό υποβρύχιο στρώμα αέρα, γνωστό και ως plastron, το οποίο συγκρατείται ανάμεσα στις επιφανειακές μίκρο- και νάνο-δομές τους και αποτρέπει τη διαβροχή. Ωστόσο, αυτό σπάνια επιτυγχάνεται σε πραγματικές συνθήκες, δεδομένου ότι οι εξωτερικές δυνάμεις, συμπεριλαμβανομένης της υδροστατικής πίεσης και της ροής του νερού, επηρεάζουν σοβαρά τη διάρκεια ζωής του plastron, καθυστερώντας έτσι τη χρήση τέτοιων επιστρώσεων από τη ναυτιλιακή βιομηχανία. Σε αυτή την κατεύθυνση, η παρούσα διατριβή επιχειρεί αφενός να εξηγήσει και αφετέρου να λύσει το πρόβλημα της αντοχής της υποβρύχιας υπερυδροφοβικότητας, χρησιμοποιώντας επιφάνειες που κατεργάζονται μέσω νανοτεχνολογίας πλάσματος, προκειμένου να καταστούν κατάλληλες για την αντιμετώπιση αυτού του φαινομένου σε πραγματικές συνθήκες θαλάσσιου περιβάλλοντος.

Επιπλέον, η γνώση και η τεχνογνωσία που θα αποκτηθούν, θα εφαρμοστούν και σε εμπορικές, μικροπορώδεις μεμβράνες που προορίζονται για διαχωρισμό διαλυμάτων και συγκεκριμένα για διεργασίες απόσταξης μέσω μεμβράνης (Membrane Distillation – MD). Αυτή είναι μία πρόσφατη και αρκετά ελπιδοφόρα τεχνική καταπολέμησης της λειψυδρίας, που όμως μαστίζεται από τα ίδια προβλήματα που δυσχεραίνουν την αντοχή της υποβρύχιας υπερυδροφοβικότητας εν γένει. Συνεπώς, στη διατριβή αυτή στοχεύουμε να αντεπεξέλθουμε στη διαβροχή των πόρων, στην επικάθιση αλάτων και βιολογικών ρύπων, κατασκευάζοντας ανθεκτικές υπερυδρόφοβες μεμβράνες, πάλι μέσω νανοτεχνολογίας πλάσματος, ώστε να μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ασφάλεια ενάντια σε απαιτητικά διαλύματα και για παρατεταμένης διάρκειας διεργασίες.

Τέλος, για την παρατήρηση και ποσοτικοποίηση του δυναμικού φαινομένου της διαβροχής, επιστρατεύεται η μέθοδος φασματοσκοπίας ανακλαστικότητας λευκού φωτός (White Light Reflectance Spectroscopy - WLRS). Αυτή η τεχνική επιτρέπει την παρατήρηση υποβρύχιων επιφανειών σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να είναι επεμβατική για τα δείγματα, και επίσης παρέχει ακριβή υπολογισμό του πάχους του plastron. Ως εκ τούτου, εφαρμόστηκε όχι μόνο για τη μελέτη του φαινομένου της υποβρύχιας υπερυδροφοβικότητας, αλλά και για την παρατήρηση των μεμβρανών κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους.