Самая водоотталкивающая поверхность в мире удивляет своих изобретателей

Ученые разработали, по их мнению, самую водоотталкивающую поверхность в мире. Благодаря жидкостному покрытию, которое не поддается обычным расчетам, вода скатывается с поверхности под углами в 500 раз меньшими, чем у других супергидрофобных материалов.

Ученые разработали, по их мнению, самую водоотталкивающую поверхность в мире. Благодаря жидкостному покрытию, которое не поддается обычным расчетам, вода скатывается с поверхности под углами в 500 раз меньшими, чем у других супергидрофобных материалов.

Способность отталкивать воду важна для многих материалов, особенно в автомобильной, морской и аэрокосмической промышленности. Многие супергидрофобные поверхности работают за счет удерживания слоя воздуха или жидкости, в результате чего вода, попадающая на них, сворачивается в капли и легче скатывается. Однако новая технология позволяет создавать так называемые жидкоподобные поверхности (LLS) со слоями высокоподвижных молекул, которые ведут себя как жидкости, но при этом привязаны к подложке, что не позволяет им улетучиваться. В итоге получается смазанная поверхность, по которой вода легко скользит.

В новом исследовании ученые из Университета Аалто (Финляндия) разработали новый LLS из молекул, называемых самособирающимися монослоями (SAMs), покрывающими кремниевую подложку. Настраивая такие условия, как температура и содержание воды в реакторе во время производства, ученые могли контролировать, какую часть кремния покрывают САМы.

Когда SAMs покрывали большую часть поверхности, она становилась супергидрофобной, в результате чего вода образовывала капли и скатывалась с нее. Этого и следовало ожидать, но, к удивлению исследователей, низкая степень покрытия SAM также обеспечивала скользкость поверхности. Причем это происходило без образования капель воды, которые, как считалось ранее, необходимы для обеспечения супергидрофобности.

"Было нелогично предположить, что даже низкое покрытие обеспечивает исключительную скользкость", - говорит Сакари Лепикко, ведущий автор исследования. "Мы обнаружили, что при низком покрытии вода свободно проходит между молекулами SAM и соскальзывает с поверхности. А при высоком покрытии SAM вода остается на вершине SAM и так же легко соскальзывает с нее. Только в промежутке между этими двумя состояниями вода прилипает к ЗРК и удерживается на поверхности".

Команда утверждает, что некоторые версии их SAM-поверхностей являются самыми водоотталкивающими материалами из когда-либо известных - супергидрофобные поверхности обычно имеют угол скольжения (угол, под которым вода скатывается с поверхности) до 5°. Но по данным команды Аалто, угол скольжения таких поверхностей может составлять поразительные 0,01°, что означает, что вода будет стекать практически с любой поверхности, которая не является идеально ровной.

Более распространенной мерой гидрофобности является так называемый контактный угол, который определяется тем, насколько острую кривую образуют капли воды на поверхности. Но в данном случае этот показатель трудно применить, поскольку поверхность SAM позволяет воде растекаться в виде пленки, но при этом легко скатываться с нее.

Как бы ни было интригующе покрытие SAM, исследователи признают, что оно все еще достаточно тонкое и легко рассеивается. Но они планируют продолжить работу по его совершенствованию, чтобы в конечном итоге оно могло помочь в различных промышленных применениях.

"Потенциальными вариантами применения являются такие вещи, как теплообмен в трубах, антиобледенение и защита от запотевания", - говорит Лепикко. Он также поможет в микрофлюидике, где необходимо плавно перемещать крошечные капли, и в создании самоочищающихся поверхностей". Наш контринтуитивный механизм - это новый способ увеличить подвижность капель там, где это необходимо".опубликовано econet