Світ сучасних матеріалів - Новий простий спосіб виготовлення супергідрофобного покриття
Новий простий спосіб виготовлення супергідрофобного покриття
Супергідрофобні покриття, які змушують краплі води скочуватися з поверхні, перспективні для таких застосувань, як автомобілі, будівлі, що самоочищаються, і різні види обладнання. Новий метод дозволяє створювати такі покриття шляхом об'єднання двох поширених матеріалів - тефлону та термоусаджуваної пластмаси.
Близько 15 років інженери використали нанотехнології для створення водовідштовхувальних поверхонь. Вони створювали мікроструктуровані поверхні – вирізали крихітні візерунки, які створювали кишені повітря, яке й утримувало поверхні від намокання. Ці покриття добре працюють у лабораторії, але їх ретельно деформовані поверхні легко подряпати або іншим чином пошкодити, тим самим зруйнувавши їхню здатність відштовхувати воду.
Дослідники, які проводили описуване дослідження, вирішили, що ключем до хорошої супергідрофобної поверхні є поєднання мікро-і нанорозмірних візерунків, які працюють разом, щоб відштовхувати воду. Вони зрозуміли, що зморшкувата поверхня може мати самі типи візерунків.
Дослідники вирішили спробувати зробити зморшкувату поверхню, використовуючи тефлон (політетрафторетилен). Вони нанесли тефлон на два види пластику, що термоусаджується. Один із них, званий PolyShrink, при нагріванні стискається на 30%. Дослідники також пробували термозбіжну плівку на основі поліолефіну, яка використовується як пакувальний матеріал. Цей матеріал стискається до 10% його розміру при нагріванні.
Нанесене покриття з тефлону на PolyShrink нагрівали до 160 °С, а зразки на основі поліолефінової - до 110 °С. Оскільки кожен тип підкладки у своїй стискався, то щільно скріплений із нею тефлоновий шар набувавзморшкувату поверхню. Весь процес займав дві-три хвилини. Група зробила покриття з різною товщиною тефлону та випробувала їх на гідрофобність.
Водовідштовхувальний шар тефлону на поліолефіновій підкладці
Комбінацією, яка відштовхує воду найбільш ефективно, була визнана поліолефінова термоусадкова плівка з покриттям тефлону товщиною 10 нм. Після усадки ця поверхня покрита складками тефлону розміром близько десятка нанометрів, вершина великих складок становить кілька мікронів у поперечнику. Кут контакту крапель з поверхнею дорівнює 172°, це означає, що кульки води майже ідеально круглі та ледве торкаються поверхні.
Розроблене супергідрофобне покриття є майже таким самим міцним, як алюмінієве. З появою подряпин, водовідштовхувальні властивості покриття зберігаються.