МОСКВА, 27 фев. Новое водоотталкивающее покрытие на основе растительных компонентов и кремния разработали специалисты СКФУ. Результаты представлены в Polymers for Advanced Technologies.
Обводнение поверхности провоцирует не только химические реакции компонентов материала, существенно снижая срок службы изделий, но и ведет к их последующему запотеванию и обледенению, рассказали специалисты Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ).
Поэтому при производстве зонтов, обуви, дождевиков и для обработки лобовых стекол автомобилей, а также оптических линз очков и технического оборудования применяются водоотталкивающие покрытия. Кроме того, такие составы наносят на поверхности промышленного оборудования для сохранения его механической целостности.
Водоотталкивающая способность (гидрофобность) таких материалов достигается за счет предотвращения растекания воды. На гидрофобных поверхностях вода не формирует такую же каплю, как, например, на дереве или металле, а стремится собраться в сферу. Если такая поверхность находится под наклоном, то водяные «шарики» скатываются под действием силы тяжести, объяснили ученые.
Специалисты вуза подчеркнули, что главный недостаток существующих водоотталкивающих покрытий их нестабильность и быстрый износ при постоянном контакте с жидкими веществами. Из-за этого, а также из-за высокой стоимости производства гидрофобных покрытий специалисты исследуют более доступные и устойчивые водоотталкивающие материалы.
Ученые СКФУ представили новый состав гидрофобного покрытия на основе оксида кремния (SiO2), получаемого по технологии наноматериалов, и компонентов древесных смол, которые выступали в качестве стабилизаторов кремниевых сфер и способствовали более равномерному распределению этих «центров отталкивания» воды.
«Мы получили покрытия на основе смол березы, сосны и кедра, предварительно проведя моделирование взаимодействий микросфер оксида кремния с основными кислотами в смолах. Наилучший результат показала кедровая смола: при внесении в покрытие 0,1 процента мы достигли угла смачивания в 131 градус, то есть состав находится на уровне коммерческих аналогов», — рассказал один из авторов работы, директор Института перспективной инженерии СКФУ Андрей Блинов.
Специалист объяснил, что угол смачивания — одна из ключевых характеристик гидрофобных покрытий, которая показывает наклон стенки капли к водоотталкивающей поверхности. Например, для древесины он варьируется в диапазоне 10–25 градусов, для стекла в естественных условиях – от 5 до 35 градусов. Чем этот угол больше, тем ниже смачиваемость поверхности и больше отталкивающая способность.
«Согласно первичному моделированию, также отличный результат должны были показать покрытия на основе оксида кремния и березовой смолы, но в действительности такое сочетание показало обратный эффект», — добавил Блинов.
Специалисты вуза планируют исследовать механизмы усиления водоотталкивающих свойств частиц оксида кремния и далее совершенствовать исследованные гидрофобные покрытия.
Работа выполнена при поддержке Фонда содействия инновациям и Министерства промышленности и торговли Российской Федерации.
Свежие комментарии