Исследователям из Японии удалось получить супергидрофобное вещество, структура которого напоминает строение наружного слоя кожи морского ежа. Он отличается особой устойчивостью к механическим воздействиям, сохраняет водоотталкивающие свойства даже после прохождения тысяч циклов сгибания, трения. Он устойчив к скручиваниям, разрезам, другим повреждениям.
Особенности структуры
Супергидрофобные структуры часто встречаются в природе. Растения используют их для защиты микроорганизмов, крылья бабочек не намокают под дождем. Но такие материалы не отличаются высокой устойчивостью. Их поверхность имеет сложное строение, подвержена повреждениям и деформациям. За счет чего утрачиваются водоотталкивающие свойства.
Японские ученые смогли создать искусственный аналог кожи морского ежа. Он состоит из звездообразны микроскопических частиц окиси цинка, покрытых слоем полидиметилсилоксана, что придает им особую упругость и повышенную гидрофобность.
Микрочастицы располагаются в своеобразном полимерном композите, отличающемся низко плотностью (0,1 г/см3). Большое расстояние между отдельными частицами оксида цинка защищает их от повреждения при деформациях и позволяет дольше сохранять уникальные свойства материала.
Было установлено, что оптимальное соотношение оксида цинка к полимеру 1:1. При других пропорциях свойства супергидрофобного вещества состава ухудшались. Исследования проводились в том числе помощью мощных потенциостатов-гальваностатов, примеры которых можно увидеть здесь - https://ilpa-tech.ru/produktsiya/potentsioastaty-galvanostaty-impedansnaya-spektroskopiya
Метод получения
Процесс создания этого композита состоит из нескольких этапов:
- Получение игольчатых микрочастиц из обычного оксида цинка.
- Соединение их с полимером. Для получения суспензии частицы и полимер тщательно смешивают в течение 10 минут.
- Суспензия равномерно распределяется на бумаге с тефлоновым покрытием. Для полного высыхания требуется 5-7 дней.
Смесь можно наносить на разные поверхности. Исследователям удалось создать гидрофобный слой на стекле, резине, хлопке, различных металлах.
Особые свойства
Помимо высокой степени водооталкивания материал обладает рядом других уникальных качеств. В их число входят:
- Упругость. Обеспечивается высоким содержанием гибкого полимера, заметно повышает механические свойства.
- Термоустойчивость. Гибкость и другие качества не изменялись в широком диапазоне температур (от -30 до +110 С).
- Сохранение свойств. Материал оставался гидрофобным после заметной деформации, нанесения царапин, других повреждений.
Супергидрофобные вещества открывают большие перспективы в качестве защиты от обледенения, позволяют оптимизировать процессы передачи тепла в различных устройствах.
Источник - https://ilpa-tech.ru/