Создано сверхгидрофобное покрытие, отталкивающее горячую воду

Источник: vkgu.kz

Группа ученых из Гонконга и США создала сверхгидрофобное покрытие на основе углеродных нанотрубок и тефлона (политетрафторэтилена), которое эффективно отталкивает горячую воду.

В последние годы было разработано немало водоотталкивающих структур, имитирующих природные материалы (к примеру, листья лотоса, которые обязаны своими свойствами восковому покрытию и особой фактуре поверхности, позволяющей удерживать микроскопические объемы воздуха под попавшими на лист каплями). Краевой угол воды (угол между твердой поверхностью и касательной к поверхности капли воды, проведенной в месте контакта) для таких материалов оказывается очень высок, однако их выдающиеся защитные свойства теряются при контакте с горячей жидкостью.

Восковое покрытие листьев лотоса при нагревании попросту тает, а воздух, заполнявший вышеупомянутые микроскопические полости, вытесняется. В результате уже при 50 ˚C вода на естественных листьях формирует не отдельные капли, а небольшие «лужицы» (см. рис.); искусственные листья демонстрируют лучшие показатели, но и они при температуре 85 ˚C могут обеспечить краевой угол всего около 70˚, постепенно переходя в разряд гидрофильных.

На первом этапе экспериментов авторы исследования проанализировали характеристики тефлонового покрытия, нанеся его на хлопчатобумажную ткань. Оказалось, что такой материал способен эффективно отталкивать «статичную» горячую воду (при температуре 75 ˚C краевой угол достигал значения 120˚), однако он не прошел так называемого испытания дождеванием (имеется в виду смачивание водой, падающей на ткань под углом 45˚ с высоты около 10 см).

Тогда исследователи решили добавить в раствор тефлона углеродные нанотрубки, надеясь на то, что они создадут на поверхности покрытия впадины нанометровых размеров, в которых будет задерживаться воздух. К радости авторов, в «статичном» тесте ткань с таким покрытием не уступила предыдущему образцу, а испытание падающими каплями жидкости (воды, чая, кофе и молока) прошла куда увереннее.

Ожидать появления коммерческих образцов текстильных изделий с композитным покрытием в ближайшем будущем не стоит, поскольку водоотталкивающая ткань теряет эластичность и резко темнеет. Авторы, впрочем, замечают, что использование других наноматериалов может исправить положение.