Разработан материал, отталкивающий любую жидкость

На модерации Отложенный

В мире существует много омнифобных материалов, которые отталкивают жидкость. Однако большинство из них имеют некоторые, порой существенные, ограничения. Например, некоторые виды жидкостей в силу своих физических свойств, таких как вязкость и поверхностное натяжение, могут обходить такую защиту.

Но группа учёных из Мичиганского университета (University of Michigan) создала уникальное покрытие, которое непроницаемо практически для всех жидких веществ от воды до концентрированных кислот.

Лист без покрытия промок (слева), а покрытый омнифобным материалом остался сухим (справа) (фото Joseph Xu).

В основе изобретения лежит метод электропрядения (electrospinning), который позволяет получать из полимерных жидкостей волокна и с высокой точностью формировать из них сложные структуры.
Нынешнее покрытие химики получили из смеси полидиметилсилоксана и влагостойких нанокубиков, состоящих из углерода, фтора, кремния и кислорода(последние в своё время были разработаны специально для Военно-воздушных сил).

Лабораторный эксперимент демонстрирует, как новый материал отталкивает кофе (фото Joseph Xu, Michigan Engineering Communications & Marketing).

Помимо химического состава важную роль играет структура материала. Проведя немало расчётов и экспериментов,исследователи смогли изготовить мембрану, которая отталкивает любую жидкость независимо от её физических свойств и угла падения. Как сообщается в статье, опубликованной в журнале JACS, это первый по-настоящему суперомнифобный материал, который одинаково эффективно отталкивает органические и неорганические вещества с разной полярностью и вязкостью.

"Практически любая жидкость сразу отскакивает от этого материала, не замочив его", — рассказывает руководитель работы Аниш Тутея (Anish Tuteja). – В отличие от нашего покрытия многие другие не могут противостоять веществам с очень низким поверхностным натяжением жидкости, таким как масла, спирты, органические кислоты, органические основания и растворители".

Слева: фотография поверхности нового покрытия. Посередине: капли и струи различных ньютоновских жидкостей с низким поверхностным натяжением, показывающие большой угол контакта жидких сфер и отскок жидкости от покрытия. Справа: капли и струи неньютоновской жидкости (иллюстрации JACS).

Для проверки учёные погрузили листы алюминия, покрытые новым материалом, в ёмкости с концентрированной соляной кислотой и концентрированным раствором гидроксида натрия. Несмотря на то что обе жидкости легко разъедают этот металл, листы не получили абсолютно никаких повреждений. В других экспериментах материал легко отталкивал кофе, соевый соус и растительное масло.

Учёные испробовали более ста жидкостей и нашли только два вещества, которые могут намочить их изобретение. Оба относились к хлорфторуглеводам, которые используются в холодильниках и кондиционерах.

При всех указанных качествах материал пропускает до 95% воздуха, что делает его идеальным для производства непачкающейся одежды и особо стойких костюмов химзащиты. Технология может быть также модифицирована для создания уникальных влагостойких красок, которые уменьшат сопротивление корпуса судна при движении и трении о воду.