Ultrahydrophobicity
کیمسٹری اور میٹریل سائنس میں، الٹرا ہائیڈروفوبک (یا سپر ہائیڈروفوبک) سطحیں انتہائی ہائیڈروفوبک ہوتی ہیں، یعنی گیلی کرنا انتہائی مشکل ہوتا ہے۔ الٹرا ہائیڈروفوبک مادے پر پانی کی بوند کے رابطے کے زاویے 150 ڈگری سے زیادہ ہوتے ہیں۔ اسے کمل کے پودے کے سپر ہائیڈروفوبک پتوں کے بعد کمل کا اثر بھی کہا جاتا ہے۔ اس قسم کی سطحوں پر ٹکرانے والا ایک قطرہ لچکدار گیند کی طرح مکمل طور پر پلٹ سکتا ہے۔ اچھلتے ہوئے قطروں کے تعاملات کو خصوصی سپر ہائیڈروفوبک سطحوں کا استعمال کرتے ہوئے مزید کم کیا جا سکتا ہے جو سمیٹری بریکنگ، پینکیک باؤنسنگ یا واٹر باؤل باؤنسنگ کو فروغ دیتے ہیں۔ تھیوری 1805 میں، تھامس ینگ نے گیس سے گھرا ہوا ہموار ٹھوس سطح پر آرام کرنے والے سیال کے قطرے پر کام کرنے والی قوتوں کا تجزیہ کرکے رابطے کے زاویے θ کی وضاحت کی۔ جہاں = ٹھوس اور گیس کے درمیان انٹرفیشیل تناؤ = ٹھوس اور مائع کے درمیان انٹرفیشیل تناؤ = مائع اور گیس کے درمیان انٹرفیشیل تناؤ θ کو کانٹیکٹ اینگل گونیومیٹر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جا سکتا ہے۔ وینزل نے طے کیا کہ جب مائع مائیکرو اسٹرکچرڈ سطح کے ساتھ قریبی رابطے میں ہوتا ہے، تو θ θW * میں تبدیل ہو جائے گا جہاں r متوقع رقبے کے اصل رقبے کا تناسب ہے۔ وینزل کی مساوات سے پتہ چلتا ہے کہ کسی سطح کی مائیکرو اسٹرکچرنگ سطح کے قدرتی رجحان کو بڑھاتا ہے۔ ایک ہائیڈروفوبک سطح (جس کا اصل رابطہ زاویہ 90° سے زیادہ ہوتا ہے) مائیکرو اسٹرکچر ہونے پر زیادہ ہائیڈروفوبک ہو جاتا ہے-اس کا نیا رابطہ زاویہ اصل سے زیادہ ہو جاتا ہے۔ تاہم، ایک ہائیڈروفیلک سطح (جس کا اصل رابطہ زاویہ 90° سے کم ہے) مائیکرو اسٹرکچر ہونے پر زیادہ ہائیڈروفیلک ہو جاتا ہے-اس کا نیا رابطہ زاویہ اصل سے کم ہو جاتا ہے۔ کیسی اور بیکسٹر نے پایا کہ اگر مائع کو مائیکرو اسٹرکچرز کے اوپری حصے پر معطل کیا جاتا ہے، تو θ θCB * میں تبدیل ہو جائے گا جہاں φ ٹھوس کا رقبہ کا حصہ ہے جو مائع کو چھوتا ہے۔ کیسی-بیکسٹر ریاست میں مائع وینزل ریاست کے مقابلے میں زیادہ متحرک ہے۔ دونوں مساوات کے ساتھ نئے رابطے کے زاویے کا حساب لگا کر یہ پیش گوئی کی جا سکتی ہے کہ آیا وینزل یا کیسی بیکسٹر کی حالت موجود ہونی چاہیے۔ آزاد توانائی کی دلیل کو کم سے کم کرنے سے، وہ رشتہ جس نے چھوٹے نئے رابطے کے زاویے کی پیش گوئی کی تھی وہ حالت ہے جس کے وجود کا سب سے زیادہ امکان ہے۔ ریاضیاتی طور پر، کیسی-بیکسٹر حالت کے وجود کے لیے، درج ذیل عدم مساوات درست ہونی چاہیے۔ کیسی-بیکسٹر ریاست کے لیے ایک حالیہ متبادل معیار اس بات پر زور دیتا ہے کہ کیسی-بیکسٹر حالت اس وقت موجود ہوتی ہے جب مندرجہ ذیل 2 معیارات پورے ہوتے ہیں: 1) رابطہ لائن قوتیں غیر تعاون یافتہ بوندوں کے وزن کی جسمانی قوتوں پر قابو پا لیتی ہیں اور 2) مائیکرو اسٹرکچرز اتنے لمبے ہوتے ہیں کہ مائع کو روک سکتے ہیں جو مائیکرو اسٹرکچرز کو مائیکرو اسٹرکچرز کی بنیاد کو چھونے سے روکتا ہے۔ کانٹیکٹ اینگل جامد ہائیڈروفوبیسیٹی کی پیمائش ہے، اور کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس اور سلائیڈ اینگل متحرک اقدامات ہیں۔ کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس ایک ایسا رجحان ہے جو سطح کی تنوع کی خصوصیت رکھتا ہے۔ جب کوئی پائپٹ کسی ٹھوس پر مائع داخل کرتا ہے، تو مائع کچھ رابطہ زاویہ بنائے گا۔ جیسے جیسے پائپٹ زیادہ مائع داخل کرے گا، بوند حجم میں بڑھے گی، رابطہ زاویہ بڑھے گا، لیکن اس کی تین مرحلے کی حد اس وقت تک مستحکم رہے گی جب تک کہ یہ اچانک باہر کی طرف نہ بڑھ جائے۔ بوند کے باہر کی طرف بڑھنے سے فورا پہلے جو رابطہ زاویہ تھا اسے آگے بڑھنے والا رابطہ زاویہ کہا جاتا ہے۔ کم ہوتے ہوئے رابطے کے زاویے کو اب مائع کو بوند سے باہر نکال کر ماپا جاتا ہے۔ بوند کا حجم کم ہو جائے گا، رابطے کا زاویہ کم ہو جائے گا، لیکن اس کی تین مرحلے کی حد اس وقت تک مستحکم رہے گی جب تک کہ یہ اچانک اندر کی طرف کم نہ ہو جائے۔ اندر کی طرف کم ہونے سے فورا پہلے بوند کے رابطے کے زاویے کو کم ہونے والا رابطے کا زاویے کہا جاتا ہے۔ رابطے کے زاویوں کو آگے بڑھانے اور کم کرنے کے درمیان فرق کو رابطہ زاویہ ہسٹیریسیس کہا جاتا ہے اور اسے سطح کی تنوع، کھردری اور نقل و حرکت کی خصوصیت کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ ایسی سطحیں جو یکساں نہیں ہیں ان میں ڈومینز ہوں گے جو رابطہ لائن کی حرکت میں رکاوٹ ڈالتے ہیں۔ سلائیڈ اینگل ہائیڈروفوبیسیٹی کی ایک اور متحرک پیمائش ہے اور اس کی پیمائش سطح پر ایک بوند جمع کرکے اور سطح کو جھکا کر کی جاتی ہے جب تک کہ بوند پھسلنا شروع نہ ہو جائے۔ کیسی-بیکسٹر حالت میں مائع عام طور پر وینزل حالت کے مقابلے میں نچلے سلائیڈ اینگلز اور کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس کی نمائش کرتے ہیں۔ ایک سادہ ماڈل کو اس کی مشروط حالت (وینزل یا کیسی بیکسٹر)، کانٹیکٹ اینگل اور کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس کے لیے مصنوعی مائیکرو یا نینو من گھڑت سطح کی تاثیر کی پیش گوئی کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ اس ماڈل کا بنیادی عنصر کانٹیکٹ لائن ڈینسٹی، λ ہے، جو کسی دیئے گئے یونٹ کے رقبے پر ایسپریٹیز کا کل دائرہ ہے۔ اہم رابطہ لائن کثافت λC جسم اور سطح کی قوتوں کے ساتھ ساتھ بوند کے متوقع رقبے کا ایک فعل ہے۔ جہاں ρ = مائع بوند کی کثافت g = کشش ثقل کی وجہ سے ایکسلریشن V = مائع بوند کا حجم θa = آگے بڑھتا ہوا ظاہری رابطہ زاویہ θa، 0 = ہموار سبسٹریٹ کا آگے بڑھتا ہوا رابطہ زاویہ γ = مائع کی سطح کا تناؤ w = ٹاور وال زاویہ اگر λ> λC، بوندوں کو کیسی بیکسٹر حالت میں معطل کیا جاتا ہے۔ ورنہ، بوند وینزل کی حالت میں گر جائے گی۔ کیسی-بیکسٹر حالت میں تازہ ترین پیش قدمی اور کم ہوتے رابطے کے زاویوں کا حساب لگانے کے لیے، درج ذیل مساوات استعمال کی جا سکتی ہیں۔ وینزل حالت کے ساتھ بھی: جہاں λp = ایسپریٹیز θr پر رابطہ لائن کا لکیری حصہ، 0 = ہموار سبسٹریٹ کا رابطہ زاویہ θair = مائع اور ہوا کے درمیان رابطہ زاویہ (عام طور پر 180° سمجھا جاتا ہے) یکطرفہ بمقابلہ درجہ بندی کھردری ڈھانچے ایم۔ نوسونووسکی اور بی۔ بھوشن نے مائیکرو اور نینو کھردری کے یکطرفہ (غیر درجہ بندی) ڈھانچوں، اور درجہ بندی کے ڈھانچوں (نینو کھردری سے ڈھکے ہوئے مائیکرو کھردری) کے اثرات کا مطالعہ کیا۔ انہوں نے پایا کہ درجہ بندی کا ڈھانچہ نہ صرف اعلی رابطے کے زاویے کے لیے ضروری تھا بلکہ پانی کے ٹھوس اور پانی کے ہوا کے انٹرفیس (جامع انٹرفیس) کے استحکام کے لیے بھی ضروری تھا۔ بیرونی خلل کی وجہ سے، مائع ہوا کے انٹرفیس پر ایک کھڑی کیپلری لہر بن سکتی ہے۔ اگر کیپلری لہر کا طول و عرض ایسپریٹی کی اونچائی سے زیادہ ہے، تو مائع ایسپریٹیز کے درمیان وادی کو چھو سکتا ہے ؛ اور اگر وہ زاویہ جس کے نیچے مائع ٹھوس کے ساتھ رابطے میں آتا ہے وہ ایچ 0 سے زیادہ ہے، تو مائع کے لیے وادی کو بھرنا توانائی کے لحاظ سے منافع بخش ہے۔ کیپلری لہروں کا اثر لہر کے طول و عرض سے موازنہ کرنے والی اونچائیوں والی چھوٹی تیز لہروں کے لیے زیادہ واضح ہوتا ہے۔ اس کی ایک مثال یکطرفہ کھردری کے معاملے میں دیکھی جاتی ہے، جہاں ایسپریٹی کا طول و عرض بہت کم ہوتا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ یکطرفہ انٹرفیس کے عدم استحکام کا امکان بہت زیادہ ہوگا۔ تاہم، ایک حالیہ مطالعہ میں، ایال بٹون اور ابراہم مارمور نے پایا کہ ملٹی اسکیل کھردری ضروری نہیں کہ سپر ہائیڈروفوبیسیٹی کے لیے ضروری ہو بلکہ سطح کے مکینیکل استحکام کے لیے فائدہ مند ہو۔ فطرت میں مثالیں فطرت میں پائے جانے والے بہت سے ہائیڈروفوبک مواد کیسی کے قانون پر انحصار کرتے ہیں اور ذیلی مائکرو میٹر کی سطح پر بفیسک ہوتے ہیں۔ کچھ پودوں پر باریک بال ہائیڈروفوبک ہوتے ہیں، جو پانی کی سالوینٹ خصوصیات کو بروئے کار لانے کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں تاکہ ان کی فوٹو سنتھیٹک سطحوں سے سورج کی روشنی کو روکنے والی گندگی کو اپنی طرف متوجہ کیا جا سکے اور اسے دور کیا جا سکے۔ کمل کے اس اثر سے متاثر ہو کر، بہت سی فعال سپر ہائیڈروفوبک سطحیں تیار کی گئی ہیں۔ واٹر سٹرائڈر وہ کیڑے ہوتے ہیں جو پانی کی سطح کی فلم پر رہتے ہیں، اور ان کے جسم ہائیڈرو فیوج نامی خصوصی بالوں کی وجہ سے مؤثر طریقے سے ناقابل تلافی ہوتے ہیں۔ ان کے جسم کی بہت سی سطحیں ان خصوصی "بالوں کے ڈھیروں" سے ڈھکی ہوتی ہیں، جو چھوٹے بالوں پر مشتمل ہوتی ہیں جو اتنے قریب ہوتے ہیں کہ فی ملی میٹر ایک ہزار سے زیادہ مائیکرو ہیئر ہوتے ہیں، جو ایک ہائیڈروفوبک سطح بناتا ہے۔ اسی طرح کی ہائیڈرو فیوج کی سطحیں دیگر کیڑوں میں بھی پائی جاتی ہیں، بشمول آبی کیڑے جو اپنی زیادہ تر زندگی زیر آب گزارتے ہیں، ہائیڈروفوبک بال اپنے تنفس کے نظام میں پانی کے داخلے کو روکتے ہیں۔ چھپکلی کی کچھ پرجاتیوں کی جلد کی سطح، جیسے گیکوس اور اینولز، کو بھی انتہائی ہائیڈروفوبک کے طور پر دستاویزی شکل دی گئی ہے، اور یہ خود صفائی یا پانی کے اندر سانس لینے میں سہولت فراہم کر سکتی ہے۔ کچھ پرندے اپنے پنکھوں کی ہائیڈروفوبک کوٹنگ کی وجہ سے بہت اچھے تیراک ہوتے ہیں۔ پینگوئن ہوا کی ایک پرت میں لیپت ہوتے ہیں اور پانی سے باہر کودنے اور اونچی زمین پر اترنے کی ضرورت پڑنے پر اس پھنسی ہوئی ہوا کو تیزی سے تیز کرنے کے لیے چھوڑ سکتے ہیں۔ تیراکی کرتے وقت ایئر کوٹ پہننا ڈریگ کو کم کرتا ہے اور گرمی کے موصلیت کے طور پر بھی کام کرتا ہے۔ حالیہ تحقیق ڈیٹری اور جانسن نے 1964 میں دریافت کیا کہ سپر ہائیڈروفوبک کمل کے اثر کا رجحان کھردری ہائیڈروفوبک سطحوں سے متعلق تھا، اور انہوں نے پیرافن یا ٹی ایف ای ٹیلومر کے ساتھ لیپت شیشے کے موتیوں کے تجربات پر مبنی ایک نظریاتی ماڈل تیار کیا۔ سپر ہائیڈروفوبک مائیکرو نینو اسٹرکچرڈ سطحوں کی خود صفائی کی خاصیت 1977 میں رپورٹ کی گئی تھی۔ Perfluoroalkyl، Perfluoropolyether اور RF پلازما تشکیل شدہ سپر ہائیڈروفوبک مواد تیار کیے گئے، جنہیں 1986 اور 1995 کے درمیان الیکٹرو ویٹنگ کے لیے استعمال کیا گیا اور بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز کے لیے تجارتی بنایا گیا۔ 1990 کی دہائی کے وسط سے دیگر ٹیکنالوجی اور ایپلی کیشنز ابھر کر سامنے آئی ہیں۔ ایک پائیدار سپر ہائیڈروفوبک درجہ بندی کی ساخت، جو ایک یا دو مراحل میں لاگو ہوتی ہے، کا انکشاف 2002 میں کیا گیا تھا جس میں نینو سائز کے ذرات ≤100 نینو میٹر پر مشتمل ہوتے ہیں جو مائکرو میٹر سائز کی خصوصیات یا ذرات والی سطح کو ڈھکتے ہیں۔ چھوٹے ذرات کو مکینیکل رگڑ سے بچانے کے لیے بڑے ذرات کا مشاہدہ کیا گیا۔ پائیدار، نظری طور پر شفاف سپر ہائیڈروفوبک اور اولیوفوبک کوٹنگز 2012 میں تیار کی گئیں جن میں 10 سے 100 این ایم سائز کی حد میں نینو ذرات شامل تھے۔ سپر ہائیڈروفوبیسیٹی میں تحقیق حال ہی میں ایک خط کے ساتھ تیز ہوئی جس میں الکیلکیٹین ڈائمر (اے کے ڈی) کو نینو اسٹرکچرڈ فریکٹل سطح میں مستحکم کرنے کی اجازت دے کر تیار کیے گئے انسان کے بنائے ہوئے سپر ہائیڈروفوبک نمونوں کی اطلاع دی گئی۔ اس کے بعد سے بہت سے کاغذات نے سپر ہائیڈروفوبک سطحوں کی پیداوار کے لیے من گھڑت طریقے پیش کیے ہیں جن میں ذرہ جمع کرنا، سول جیل تکنیک، پلازما علاج، بخارات جمع کرنا، اور کاسٹنگ تکنیک شامل ہیں۔ تحقیقی اثرات کے لیے موجودہ موقع بنیادی طور پر بنیادی تحقیق اور عملی مینوفیکچرنگ میں مضمر ہے۔ وینزل اور کیسی بیکسٹر ماڈلز کے اطلاق کے بارے میں حال ہی میں بحثیں سامنے آئی ہیں۔ وینزل اور کیسی بیکسٹر ماڈل کے سطحی توانائی کے نقطہ نظر کو چیلنج کرنے اور رابطہ لائن کے نقطہ نظر کو فروغ دینے کے لیے بنائے گئے ایک تجربے میں، پانی کے قطروں کو کسی کھردرے ہائیڈروفوبک فیلڈ میں ہموار ہائیڈروفوبک اسپاٹ، ہموار ہائیڈروفوبک فیلڈ میں کھردرے ہائیڈروفوبک اسپاٹ، اور ہائیڈروفوبک فیلڈ میں ہائیڈروفیلک اسپاٹ پر رکھا گیا۔ تجربات سے پتہ چلتا ہے کہ کانٹیکٹ لائن پر سطح کی کیمسٹری اور جیومیٹری نے کانٹیکٹ اینگل اور کانٹیکٹ اینگل ہسٹیریسیس کو متاثر کیا، لیکن کانٹیکٹ لائن کے اندر سطح کے رقبے کا کوئی اثر نہیں ہوا۔ ایک دلیل یہ بھی تجویز کی گئی ہے کہ کانٹیکٹ لائن میں جگاڑ پن میں اضافہ بوندوں کی نقل و حرکت میں اضافہ کرتا ہے۔ رابطہ لائن میں جگری کی تجرباتی پیمائش کرنے کا ایک طریقہ کم پگھلنے والے درجہ حرارت کی دھات کا استعمال کرتا ہے جسے پگھلا کر مائیکرو/نینو ساختہ سطحوں پر جمع کیا جاتا ہے۔ جب دھات ٹھنڈی ہو جاتی ہے اور مضبوط ہو جاتی ہے، تو اسے سطح سے ہٹا دیا جاتا ہے، پلٹ دیا جاتا ہے، اور کانٹیکٹ لائن مائیکرو جیومیٹری کے لیے معائنہ کیا جاتا ہے۔ ٹیون ایبل ویٹ ایبلٹی والی سطح بنانے کے لیے کچھ کوششیں کی گئی ہیں۔ بے ساختہ بوندوں کی نقل و حرکت کے مقصد کے لیے، سطح کی آزاد توانائی کو بتدریج بڑھانے کے لیے ٹاور کی مختلف چوڑائی اور وقفوں کے ساتھ ایک سطح بنائی جا سکتی ہے۔ رجحان سے پتہ چلتا ہے کہ جیسے جیسے ٹاور کی چوڑائی بڑھتی ہے، آزاد توانائی کی رکاوٹ بڑی ہوتی جاتی ہے اور رابطے کا زاویہ گر جاتا ہے، جس سے مواد کی ہائیڈروفوبیسیٹی کم ہوتی ہے۔ ٹاور کے فاصلے میں اضافہ رابطے کے زاویے میں اضافہ کرے گا، بلکہ آزاد توانائی کی رکاوٹ میں بھی اضافہ کرے گا۔ بوندیں قدرتی طور پر کمزور ہائیڈروفوبیسیٹی والے علاقوں کی طرف بڑھتی ہیں، لہذا ایک بوند کو بے ساختہ ایک جگہ سے دوسری جگہ منتقل کرنے کے لیے، مثالی سطح چھوٹے چوڑائی والے ٹاورز پر مشتمل ہوگی جس میں بڑے فاصلے کے ساتھ بڑے چوڑائی والے ٹاورز چھوٹے فاصلے کے ساتھ ہوں گے۔ اس بے ساختہ حرکت کا ایک انتباہ اسٹیشنری بوندوں کی حرکت کرنے کے لیے مزاحمت ہے۔ ابتدائی بوند کی حرکت کے لیے بیرونی محرک کی ضرورت ہوتی ہے، سطح کی کمپن جیسی بڑی چیز سے یا ایک سادہ سرنج "پش" جیسی چھوٹی چیز سے جو سوئی سے خارج ہوتی ہے۔ آسانی سے ٹیون ایبل ویٹ ایبلٹی کی ایک مثال خصوصی تیار شدہ کپڑوں کے ساتھ پائی جاتی ہے۔ ڈپ لیپت تجارتی کپڑے کو پھیلا کر، رابطے کے زاویوں کو عام طور پر بڑھنے دیا جاتا تھا۔ یہ بڑی حد تک ٹاور کے فاصلے میں اضافے کی وجہ سے ہے۔ تاہم، یہ رجحان زیادہ تناؤ کے ساتھ زیادہ ہائیڈروفوبیسیٹی کی طرف جاری نہیں رہتا ہے۔ آخر کار، کیسی-بیکسٹر ریاست عدم استحکام تک پہنچ جاتی ہے اور کپڑے کو بھگو کر وینزل ریاست میں منتقل ہو جاتی ہے۔ نینو ٹیکنالوجی میں بائیومیمیٹک سپر ہائیڈروفوبک مواد کی ایک مثال نینوپین فلم ہے۔ ایک مطالعہ میں ونیڈیم پینٹاکسائڈ کی سطح پیش کی گئی ہے جو یووی تابکاری کے زیر اثر سپر ہائیڈروفوبیسیٹی اور سپر ہائیڈروفیلیسیٹی کے درمیان الٹا تبدیل ہو سکتی ہے۔ مطالعہ کے مطابق کسی بھی سطح کو اس اثر کے لیے گلاب جیسے ذرات کی معطلی کے استعمال سے تبدیل کیا جا سکتا ہے مثال کے طور پر انک جیٹ پرنٹر کے ساتھ۔ ایک بار پھر ہائڈروفوبیسیٹی انٹرلامینار ایئر پاکٹس (2.1 این ایم فاصلے سے الگ) کے ذریعے پیدا ہوتی ہے۔ یو وی اثر کی بھی وضاحت کی گئی ہے۔ یووی روشنی الیکٹران سوراخ کے جوڑے بناتی ہے، جس میں سوراخ جالی آکسیجن کے ساتھ تعامل کرتے ہوئے سطح پر آکسیجن کی خالی جگہیں پیدا کرتے ہیں جبکہ الیکٹران کم ہو جاتے ہیں۔ آکسیجن کی خالی جگہوں کو پانی سے پورا کیا جاتا ہے اور ونیڈیم کی سطح کی طرف سے یہ پانی جذب کرنے سے یہ ہائیڈروفیلک بن جاتا ہے۔ اندھیرے میں توسیع شدہ ذخیرہ کرنے سے پانی کی جگہ آکسیجن آ جاتی ہے اور ہائیڈروفیلسیٹی ایک بار پھر ختم ہو جاتی ہے۔ بائیومیمیٹک سطح کی ایک اور مثال میں عام پولیمر پولی کاربونیٹس پر مائیکرو فلاور شامل ہیں۔ مائیکرو/نینو بائنری ڈھانچے (ایم این بی ایس) کمل کے پتے کے مخصوص مائیکرو/نینو ڈھانچے کی نقل کرتے ہیں۔ یہ مائیکرو فلاور نینو اسکیل خصوصیات پیش کرتے ہیں جو کم سطح کی توانائی کی کوٹنگ کے استعمال کے بغیر سطح کی ہائیڈروفوبیسیٹی کو بڑھاتے ہیں۔ آس پاس کی مختلف رشتہ دار نمی پر بخارات سے متاثر مرحلے کی علیحدگی کے ذریعے سپر ہائیڈروفوبک سطح کی تخلیق اسی طرح سطح کے رابطے کے زاویے میں تبدیلی کا سبب بنی۔ تیار کردہ سطحیں 160° سے زیادہ رابطے کے زاویے پیش کرتی ہیں جن میں عام سلائڈنگ زاویے تقریبا 10° ہوتے ہیں۔ ایک حالیہ تحقیق میں ٹارو پتی پر شہد کی مکھیوں جیسے مائیکرو ڈھانچے کا انکشاف ہوا ہے، جو پتی کو سپر ہائیڈروفوبک بناتا ہے۔ اس مطالعہ میں ٹارو پتی پر ماپا ہوا رابطہ زاویہ تقریبا 148 ڈگری ہے۔ کم سطح کی توانائی کی کوٹنگز بھی ایک سپر ہائیڈروفوبک سطح فراہم کر سکتی ہیں۔ ایک سیلف اسمبلڈ مونو لیئر (ایس اے ایم) کوٹنگ ایسی سطحیں فراہم کر سکتی ہے۔ ہائیڈروفوبک سطح کو برقرار رکھنے کے لیے، سر کے گروپ سطح سے قریب سے جڑے ہوتے ہیں، جبکہ ہائیڈروفوبک مائیکلز سطح سے بہت دور تک پھیلے ہوتے ہیں۔ ایس اے ایم کی مقدار کو تبدیل کرکے آپ سبسٹریٹ پر کوٹ کرتے ہیں، کوئی بھی ہائیڈروفوبیسیٹی کی ڈگری کو تبدیل کر سکتا ہے۔ مخصوص سپر ہائیڈروفوبک ایس اے ایم میں ایک ہائیڈروفوبک ہیڈ گروپ ہوتا ہے جو سبسٹریٹ سے جڑا ہوتا ہے۔ ایسے ہی ایک کام میں، 1-ڈوڈیکینیتھیول (DT ؛) کو ایک جامع سبسٹریٹ پر جمع کیا جاتا ہے، جس سے 170.3 ° کے رابطے کے زاویے پیدا ہوتے ہیں۔ مونو لیئرز کو یو وی ماخذ سے بھی ہٹایا جا سکتا ہے، جس سے ہائیڈروفوبیسیٹی کم ہوتی ہے۔ ایک سادہ من گھڑت طریقہ آکٹاڈیسلٹریکلوروسیلین (او ٹی ایس) کا استعمال کرتے ہوئے ایک مرحلے میں مائیکرو اسٹرکچر اور کم سطح تناؤ دونوں پیدا کر سکتا ہے۔ سپر ہائیڈروفوبک سطحیں بخارات کی پرت کو مستحکم بنا کر لیڈن فراسٹ اثر کو مستحکم کرنے کے قابل ہوتی ہیں۔ ایک بار بخارات کی پرت قائم ہو جانے کے بعد، ٹھنڈک کبھی بھی پرت کو نہیں گراتی، اور کوئی نیوکلیئٹ ابلتا نہیں ہے ؛ اس کے بجائے پرت آہستہ آہستہ آرام کرتی ہے جب تک کہ سطح ٹھنڈی نہ ہو جائے۔ کنٹرول شدہ جیومیٹری کے ساتھ سپر ہائیڈروفوبک پولیمر سطحوں کی تیاری مہنگی اور وقت طلب ہو سکتی ہے، لیکن تجارتی ذرائع کی ایک چھوٹی سی تعداد تحقیقی لیبارٹریوں کے لیے نمونے فراہم کرتی ہے۔ ممکنہ ایپلی کیشنز سپر ہائیڈروفوبک مواد پر فعال حالیہ تحقیق بالآخر صنعتی ایپلی کیشنز کا باعث بن سکتی ہے۔ سپر ہائیڈروفوبک سطح بنانے کی کچھ کوششوں میں کمل کے پتے کی سطح کی نقل کرنا شامل ہے، یعنی دو درجے کی خصوصیت۔ اس کے لیے مائیکرو پیمانے کی سطحوں کی ضرورت ہوتی ہے جن کے اوپر عام طور پر نینو اسکیل خصوصیات ہوتی ہیں۔ مثال کے طور پر، سول جیل تکنیک کے ذریعے سلیکا یا ٹائٹینیا کے ذرات کے ساتھ سوتی کپڑے کی کوٹنگ کا ایک سادہ معمول بتایا گیا ہے، جو کپڑے کو یو وی روشنی سے بچاتا ہے اور اسے سپر ہائیڈروفوبک بناتا ہے۔ اسی طرح، سلیکا نینو پارٹیکلز کو پہلے سے ہی ہائیڈروفوبک کاربن کپڑے کے اوپر جمع کیا جا سکتا ہے۔ کاربن کپڑے کی شناخت بذات خود فطری طور پر ہائیڈروفوبک کے طور پر کی جاتی ہے، لیکن سپر ہائیڈروفوبک کے طور پر ممتاز نہیں ہے کیونکہ اس کا رابطہ زاویہ 150° سے زیادہ نہیں ہے۔ سلیکا نینو پارٹیکلز کے چپکنے کے ساتھ، رابطے کے زاویہ 162° تک حاصل کیے جاتے ہیں۔ کار کے ونڈشیلڈ اور خود صفائی کرنے والی کھڑکیوں کے لیے شفاف ہائیڈروفوبک مواد تیار کرنے کے لیے سلیکا نینو ذرات کا استعمال بھی دلچسپی کا باعث ہے۔ پہلے سے ہی شفاف سطح کو نینو سلیکا کے ساتھ تقریبا 1 ڈبلیو ٹی ٪ کے ساتھ کوٹنگ کرنے سے، بوندوں کے رابطے کے زاویہ کو 12 ڈگری سلائڈنگ زاویہ کے ساتھ 168 ڈگری تک اٹھایا جا سکتا ہے۔ لکیری کم کثافت والی پولی تھیلین سپر ہائیڈروفوبک بنانے اور اس طرح خود صفائی کے لیے ایک موثر معمول بتایا گیا ہے ؛ ایسی سطح پر جمع ہونے والی 99 فیصد گندگی آسانی سے بہہ جاتی ہے۔ نمونوں والی سپر ہائیڈروفوبک سطحوں میں لیب-آن-اے-چپ، مائیکرو فلوئڈک آلات کے وعدے بھی ہوتے ہیں اور یہ سطح پر مبنی بائیو اینالیسس کو نمایاں طور پر بہتر بنا سکتے ہیں۔ ٹیکسٹائل انڈسٹری میں، سپر ہائیڈرو فوبیسیٹی سے مراد 20 ڈگری یا اس سے کم پانی کے جامد رول آف اینگلز ہیں۔ لائیو ایپلی کیشن میں سپر ہائیڈروفوبک اثر کی ایک مثال امریکہ کے کپ میں ٹیم النگھی ہے جس میں خاص طور پر علاج شدہ سیلنگ جیکٹس کا استعمال کیا جاتا ہے۔ یہ علاج روایتی فلورائن کیمسٹری کے ساتھ مل کر مائکرو میٹر سائز کے ذرات کے ذریعے بنایا جاتا ہے۔ سپر ہائیڈروفوبک کاغذ کی ایک حالیہ ترقی ہوئی ہے جس میں کاغذ پر مبنی الیکٹرانکس اور طبی صنعت میں اس کے استعمال کے لیے منفرد خصوصیات ہیں۔ کاغذ کو نامیاتی آزاد میڈیم میں ترکیب کیا جاتا ہے جو اسے ماحول دوست بناتا ہے۔ کاغذ میں اینٹی مائکروبیل خصوصیات ہیں کیونکہ اس میں نمی نہیں ہوتی ہے لہذا یہ اسے جراحی کے استعمال کے لیے بہترین بناتا ہے۔ یہ کاغذ کاغذ پر مبنی الیکٹرانکس صنعت کے لیے ایک بہت بڑی پیش رفت ہو سکتا ہے۔ آبی اور نامیاتی سالوینٹس کے خلاف مزاحمت اسے الیکٹرانک سینسرز اور چپس تیار کرنے میں ایک مثالی انتخاب بناتی ہے۔ جلد پر مبنی تجزیہ کا پتہ لگانا اب الیکٹروڈ کو نقصان پہنچائے بغیر اور مسلسل تبدیل کیے بغیر ممکن ہے کیونکہ یہ کاغذ پسینے سے محفوظ ہوگا۔ اس کے لامتناہی استعمال کے ساتھ مادی سائنس کے اس شعبے کو یقینی طور پر مزید دریافت کیا جائے گا۔ ہائیڈروفوبک ڈھانچوں اور مواد کا ایک حالیہ اطلاق مائیکرو فیول سیل چپس کی ترقی میں ہے۔ فیول سیل کے اندر ہونے والے رد عمل فضلہ گیس پیدا کرتے ہیں جنہیں ان ہائیڈروفوبک جھلیوں کے ذریعے باہر نکالا جا سکتا ہے۔ جھلی بہت سی مائیکرو کیویٹیز پر مشتمل ہوتی ہے جو گیس کو باہر نکلنے کی اجازت دیتی ہے، جبکہ اس کی ہائیڈروفوبیسیٹی خصوصیت مائع ایندھن کو باہر نکلنے سے روکتی ہے۔ فضلہ گیس کے ذریعہ پہلے رکھے گئے حجم کو تبدیل کرنے کے لیے مزید ایندھن بہتا ہے، اور رد عمل کو جاری رکھنے کی اجازت ہے۔ الٹرا ہائیڈروفوبک سطحوں کا ایک معروف اطلاق ہیٹ ایکسچینجرز پر ہوتا ہے، جہاں وہ بوندوں کے بہاؤ کو بہتر بنا سکتے ہیں اور یہاں تک کہ پاور پلانٹس، ہیٹنگ اور ایئر کنڈیشنگ، اور ڈی سیلینیشن کی صلاحیت کے ساتھ جمپنگ-بوندوں کے گاڑھا ہونے کا سبب بن سکتے ہیں۔ نایاب ارتھ آکسائڈز، جو اندرونی طور پر ہائیڈروفوبک سطحوں کی نمائش کے لیے پائے جاتے ہیں، سطح کی کوٹنگز کا ایک متبادل پیش کرتے ہیں، جس سے اعلی درجہ حرارت پر کام کرنے والے ہیٹ ایکسچینجرز کے لیے تھرمل طور پر مستحکم ہائیڈروفوبک سطحوں کی ترقی کی اجازت ملتی ہے۔ جھلی کی آستین کے لیے الٹرا ہائیڈروفوبک ڈی سیلینیشن جھلی کو بھی بہتر فاؤلنگ مزاحمت کے لیے تیار کیا گیا ہے، جسے کیمیائی بخارات کے جمع ہونے سے مؤثر طریقے سے تیار کیا جا سکتا ہے۔ یہ بھی تجویز کیا گیا ہے کہ سپر ہائیڈروفوبک سطحیں برف کو پسپا کر سکتی ہیں یا برف کے جمع ہونے کو روک سکتی ہیں جس کی وجہ سے آئس فوبیسیٹی کا رجحان پیدا ہوتا ہے۔ تاہم، ہر سپر ہائیڈروفوبک سطح آئسفوبک نہیں ہے اور نقطہ نظر اب بھی ترقی کے تحت ہے۔ خاص طور پر، نمونے کے کناروں کی طرف سے شروع کیے گئے ناپسندیدہ انٹر ڈراپلیٹ منجمد لہر کے پھیلاؤ کے نتیجے میں پوری سطح پر پالے کی تشکیل ناگزیر ہے۔ مزید برآں، پالے کی تشکیل کے نتیجے میں براہ راست پالے کے چپکنے میں اضافہ ہوتا ہے، جس سے بعد میں ڈیفراسٹنگ کے عمل کے لیے شدید چیلنجز پیدا ہوتے ہیں۔ درجہ بندی کی سطح بنا کر، انٹر ڈراپلیٹ منجمد لہر کے پھیلاؤ کو دبایا جا سکتا ہے جبکہ برف/ٹھنڈ کو ہٹانے کو فروغ دیا جا سکتا ہے۔ بہتر کارکردگی بنیادی طور پر درجہ بندی کی سطح میں مائکرو اسکیل ایج اثر کو چالو کرنے کی وجہ سے ہوتی ہے، جو آئس بریجنگ کے لیے توانائی کی رکاوٹ کو بڑھاتا ہے اور ساتھ ہی ڈیسنگ/ڈیفراسٹنگ کے عمل کے دوران مائع کی چکنای کو بڑھاتا ہے۔ چپچپا مائع کو مکمل طور پر خالی کرنے کی پیکیجنگ کی صلاحیت کسی حد تک کنٹینر کی اندرونی دیواروں کی سطح کی توانائی پر منحصر ہے۔ سپر ہائیڈروفوبک سطحوں کا استعمال مفید ہے لیکن نئی چکنا کرنے والی سطحوں کا استعمال کرکے اسے مزید بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ یہ بھی دیکھیں کہ ہائیڈروفوب ہائیڈروفوبیسیٹی پیمانے سپر ہائیڈروفوبک کوٹنگ لوٹس اثر رابطہ زاویہ میٹر حوالہ جات بیرونی روابط سپر ہائیڈروفوبک سطحیں کیا ہیں؟ عملی طور پر سپر ہائیڈروفوبک سطحوں پر رابطے کے زاویے کی پیمائش کیمیائی خصوصیات سطح سائنس بین سالماتی قوتیں ویڈیو کلپس پر مشتمل مضامین