زدودن فیلم‌های زیستی از سطح کشتی‌ها با استفاده از محرک‌های خارجی

زمانی که جسمی داخل آب می‌شود، جلبک‌های دریایی، صدف‌ها و فیلم‌های باکتریایی می‌توانند خیلی سریع با ایجاد یک فیلم زیستی روی سطح آن جسم نشست کنند. محققان موفق شدند با استفاده از فناوری نانو و علم مواد، پوشش‌هایی ایجاد کنند تا با به‌کارگیری آن مواد زیستی ناخواسته را از سطح اجسام شناور دور کنند.

زمانی که جسمی داخل آب می‌شود، جلبک‌های دریایی، صدف‌ها و فیلم‌های باکتریایی
می‌توانند خیلی سریع با ایجاد یک فیلم زیستی روی سطح آن جسم نشست کنند. محققان موفق
شدند با استفاده از فناوری نانو و علم مواد، پوشش‌هایی ایجاد کنند تا با به‌کارگیری
آن مواد زیستی ناخواسته را از سطح اجسام شناور دور کنند.

گاربیز لوپز، از دانشگاه دوک، روی فیلم‌های باکتریایی دریای که روی سطح کشتی‌ها
نشست می‌کنند، مطالعه می‌کند. او می‌گوید که آب دریا یک سیستم زیستی بسیار متهاجم
است. این خاصیت موجب می‌شود تا صخره‌های مرجانی تشکیل شده که بسیار برای جهانگردها
جذابیت دارد اما این موضوع برای کشتی‌ها یک معضل محسوب می‌شود زیرا چنین سیستمی
موجب تشکیل لجن‌هایی در سطح کشتی‌ها می‌شود. مطابق آمار مرکز جنگاوری و آکادمی
دریایی آمریکا، این پدیده تنها در نیروی دریایی آمریکا موجب هزینه‌ای ۵۰ میلیون
دلار در سال ۲۰۱۰ شده است که دلیل این هزینه، بالا رفتن میزان سوخت مورد نیاز
کشتی‌ها است. این فیلم‌های زیستی موجب از کار افتادن بسیار از ادوات کشتی‌ها نظیر
حسگرهای دریایی، مبادله‌کننده‌های گرمایی که به سیستم‌های مکانیکی متصل بوده و موجب
خنک شدن آنها می‌شود، می‌گردد.

به‌صورت سنتی، کشتی‌سازان از رنگ‌های حاوی اسید‌های زیستی استفاده می‌کنند. این
اسیدها هرگونه تکثیر سیستم‌های زیستی را مختل می‌کنند. با این حال این رنگ‌ها اغلب
حاوی فلزات سنگین یا مواد شیمیایی سمی هستند که به‌مرور زمان می‌توانند در دریا رها
شده و موجب آسیب‌ها ناخواسته به محیط‌زیست، ماهی‌ها و ارگانیسم‌های دریایی شوند.
برای حل این مشکل محققان به‌دنبال راه‌حل‌های جایگزین هستند که با استفاده از خواص
فیزیکی سطوح از رشد مواد زیستی جلوگیری کنند. لوپز معتقد است باید فناوری‌های
زیست‌سازگار را توسعه داد.

لوپز و گروه تحقیقاتی‌اش روی دسته‌ای از مواد موسوم به سطوح واکنشی- محرک متمرکز
شده‌اند. همان‌طور که از نام این مواد پیداست، آنها در برابر محرک خارجی نظیر تغییر
دما از خود واکنش نشان داده و پاسخ‌های فیزیکی و شیمیایی از خود نشان می‌دهند. این
تیم تحقیقاتی به بررسی چروک شدن نانو و میکرو مقیاس این سطوح پرداختند تا با
استفاده از آن باکتری‌ها را از این سطوح برانند، درست شبیه عکس‌العمل اسب که با
چروک کردن پوست خود مگس را از خود می‌راند. آنها در حال کار بررسی این موضوع هستند
که چگونه یک محرک می‌تواند خواص شیمیایی سطح را به‌نحوی تغییر دهد که ارگانیسم‌ها
نتوانند روی سطح بچسبند.

آنها دو محرک، افزایش دما و اعمال ولتاژ را بررسی کردند. نتایج نشان داد که اعمال
ولتاژ موجب می‌شود فیلم‌های زیستی از سطح زدوده شوند. البته این فناوری هنوز مناسب
تجاری شدن نیست.