معماری

آمفی‌فیل Amphiphile

آمفی‌فیل یک ماده و یا به لحاظ فنی، یک ترکیب شیمیایی است که آب‌گرا (آب دوست) و همچنین چربی‌گرا (چربی دوست) می‌باشد. مایع ظرفشویی مثال بسیار خوبی از این نمونه است.
کلید واژگان: هایدروفیلیک ، هایدروفوبیک ، تری
آیا تا کنون به این فکر افتاده‌اید که چرا کاغذ، آب را جذب می‌کند و پلاستیک آن را دفع می‌کند؟ مورد اول یک ماده آبگرا یا آبدوست hydrophilic است و دومی آبگریز hydrophobic می‌باشد. در این مقاله مفهوم آبگرایی و آب گریزی توضیح داده می‌شود و جهت تجزیه و تحلیل تفاوتهای میان آنها، این مواد با یکدیگر مقایسه می‌شوند.

آبگریز ماده‌ای است که مولکول‌های آب را دفع می‌کند، این مواد غیر قطبی بوده و به خوبی با دیگر حلال‌های غیر قطبی برهم کنش دارند. از سوی دیگر، یک ماده‌ی آب‌گرا ماده‌ای است که میل ترکیبی یا کشش به سمت آب دارد به گونه‌ای که می‌تواند با آب برهم کنش داشته و یا توسط آب حل شود.
هم مواد آب‌گرا و هم آب‌گریز در حفظ حیات بر روی زمین نقش بسیار مهمی ایفاء می‌کنند. چگونه؟ فکر کنید، چه می‌شد اگر زمین آب را به خود جذب نمی‌کرد؟ این آب به دلیل نیروی جاذبه‌ تنها در سطح زمین به آسانی جاری می‌شد. به طور مشابه، چه‌ می‌شد اگر اجسامی نبودند که بتوانند آب را نگه داشته و آن را جذب نکنند؟ برای زنده ماندن هیچ آبی باقی نمی‌ماند. تصور کنید چه اتفاقی رخ می‌داد اگر یک سطل بجای نگه داشتن آب، آن را جذب می‌کرد، یا اگر حوله بجای جذب آب، آن را دفع می‌کرد. به نظر خنده‌دار می‌آید، این طور نیست؟ اما به همین دلیل است که این دو ویژگی در زندگی روزمره فواید بسیاری دارند.
اجازه دهید به این دو ویژگی نگاهی عمیق‌تر داشته و جهت درک بهتر، آنها را مقایسه نماییم.

مواد آب‌گریز در مقابل مواد آب‌گرا

هرگاه بر روی هر یک از این دو مواد آب بریزید چه اتفاقی رخ می‌دهد؟ هنگامی که آب بر روی سطح آب‌گریز ریخته شود، بلافاصله قطرات کوچکی را شکل داده و به سختی با سطح تماس پیدا می‌کند. برعکس آن، یعنی روی یک سطح آب‌گرا آب یا جذب می‌شود و یا در فضای بزرگی از سطح پخش می‌شود. آب گریزی و یا آب‌گرایی یک سطح را به وسیله‌ی «زاویه تماس» اندازه گیری می‌کنند. اگر با این اصطلاح بیگانه هستید، به زبان ساده‌تر به معنی زاویه‌ای است که میان لبه یک قطره آب و سطح زیر آن شکل می‌گیرد.
در مواد آب‌گریز، زاویه تماس به طور ایده‌آل 90 درجه و یا بیشتر می‌باشد. با این حال، اگر قطره آب پخش شود و زاویه، به کمتر از 90 درجه برسد، آن ماده را آب‌دوست بحساب می‌آوریم. شدت جذب یا دفع آب می‌تواند در مواد مختلفی که آرایش مولکولی متفاوتی داراند، متغیر ‌باشد.
در حال حاضر پژوهش در مورد موضوع مواد فوق آب‌گریز superhydrophobic یا فوق آب‌گرا superhydrophilic توجه بیشتری را نسبت به بقیه نشان می‌دهد. مواد فوق آب‌گریز زاویه‌ی تماس بیش از 160 درجه دارند، در حالی که در مواد فوق آب‌گرا زاویه‌ی تماس در مجموع به کمتر از 20 درجه می‌رسد. بسیاری از مهندسین شیمی بر این باورند که این حد نهایی است که در واقع در رشته مهندسی مفید فایده واقع می‌شود. به عنوان مثال، کندانسورهای خنک شونده با آب the water-cooled surface condensers در نیروگاه‌ها فوق آب‌گریزند که امکان سُر خوردن قطرات به بیرون را میسر کرده و به دیگر قطرات اجازه‌ی جایگزینی می‌دهند. از سوی دیگر، سطوحی که لازم است از گرم شدن زیاد آنها ممانعت بعمل آید، اغلب فوق آب‌گرا می‌باشند تا از حداکثر تماس میان آب و سطح اطمینان حاصل شود. موتوری که با آب خنک می‌شود، مثال خوبی از مورد دوم می‌باشد.

نمونه‌هایی از مواد آب‌گریز و مواد آب‌گرا

قطرات آب بر روی پلاستیک

نمونه‌های تقریباً بی‌شماری از هر یک از این دو وجود دارد. همانطور که قبلاً گفته شد، سطلی که از پلاستیک ساخته شده است، آبگریز می‌باشد، به طور مشابه روغن، مواد چرب، موم، چربی‌ها، برگ گیاهان، و غیره در فهرست سطوح آب‌گریز طبقه‌بندی می‌شوند. برگ گیاه نیلوفر آبی دارای خواص فوق آب‌گریزی است؛ این یک گیاه آبزی است و به طور طبیعی دارای سطح موم مانند فوق آب‌گریزی است که از گیاه در مقابل خیس شدن در آب محافظت می‌نماید.
نمونه‌هایی برای مواد آبدوست شامل، مواد پاک کننده، الکل، نمک، پنبه، و مانند آن است. ویژگی فوق آب‌ دوستی به طرق مختلفی به کار گرفته می‌شود؛ به عنوان مثال، از آن در جهت مه‌زدایی و یا شیشه‌ی سلف کلین (شیشه ضد لک) یا ضد گرد و خاک self clean glass و یا تمیز شدن آسان لکه‌های روغنی استفاه می‌شود.