Німецькі фізики дали нове визначення супергідрофобності

Фізики з Інституту полімерних досліджень Товариства Макса Планка вперше провели мікроскопічний вимір наступаючого і відступаючого крайових кутів під час скочування краплі води з супергідрофобної поверхні. За результатами роботи вчені запропонували нове визначення супергідрофобних матеріалів, засноване на значенні відступаючого крайового кута. Дослідження опубліковано в .Автори використовували поверхню, на якій в регулярній послідовності розташовувалися круглі циліндри з заданою висотою і площею основи. Для надання цій текстурі хімічної гідрофобності її покривали фторвмісним силаном. На отриману супергідрофобну поверхню поміщали краплю води, а установку нахиляли до певного кута (приблизно 9 градусів), при якому крапля починала скочуватися. Далі фізики вимірювали крайовий кут, які утворюється між поверхнею краплі і площиною супергідрофобної підкладки.


Оскільки на супергідрофобній поверхні значення крайового кута дуже велике, макроскопічні методи не дозволяють достовірно його визначити. Крім того, для цієї величини характерна гістереза: наступаючий (advancing) кут у «фронтальній» частині краплі зазвичай більше, ніж кут, що відступає (receding), в «задній» частині. Використовуючи конфокальний мікроскоп, авторам вдалося точно виміряти значення обох крайових кутів. Виявилося, що наступаючий кут досягав 180 градусів, або навіть перевищував це значення, якщо крапля трохи провалювалася в простір між колонами. При цьому кут, що відступає, мав критичне значення, вище якого крапля відлипала від однієї колони і перескакувала на наступну. Автори зазначили, що досі визначення супергідрофобних матеріалів ґрунтувалося на значенні рівноважного контактного кута (вище 150 градусів на ненаклоненій поверхні) і на величині гістерезису (максимальній різниці між наступаючим і відступаючим крайовими кутами). Згідно з новими даними, наступаючий кут легко може досягати 180 градусів для різних текстур, при цьому макроскопічно його практично неможливо виміряти, оскільки по фотографії краплі неможливо визначити точне положення межі між рідиною, газом і твердою речовиною. З цих причин, наступаючий крайовий кут він не може служити достовірною характеристикою матеріалу. Вчені пропонують використовувати мінімальне значення відступаючого кута як єдиний критерій супергідрофобної поверхні, оскільки значення, вимірене за допомогою мікроскопа, збіглося з результатами макроскопічних вимірювань. На думку авторів, такий підхід дозволить спростити класифікацію супергідрофобних матеріалів у майбутньому. Супергідрофобні матеріали набули широкого поширення як водовідштовхувальні покриття. Їх використовують як антиобледенителів або протитуманних засобів. Крім того, за допомогою супергідрофобних матеріалів планують керувати пароутворенням у промислових водонагрівачах.


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND