Суперпокрытие, которое не боится кипятка

16.02.2026

В современном мире материалы с эффектом "лотоса" - те самые супергидрофобные поверхности, с которых вода скатывается шариками, - давно стали привычными в самых разных сферах: от одежды и обуви до промышленного оборудования и посуды. Однако у них есть серьезный изъян: как только температура жидкости превышает примерно 40 °C, волшебство исчезает - капли начинают прилипать, проникать в микротекстуру и оставлять грязные следы. Эта проблема особенно досадна там, где приходится иметь дело с горячим кофе, кипятком, молоком или супом. Теперь инженеры из Университета Райса в США предложили простое, но эффективное решение, которое позволяет таким покрытиям сохранять свои свойства даже при температурах близких к 90 °C.

Речь идет о многослойном изолированном супергидрофобном покрытии, которое исследователи назвали MISH (multilayered insulated superhydrophobic). В отличие от традиционных подходов, где пытались радикально менять химию или создавать сложнейшие наноструктуры, команда сосредоточилась на контроле теплопередачи. Секрет кроется в двухслойной архитектуре: нижний слой представляет собой теплоизолирующую пену на основе полиуретана, которую удобно наносить распылением, а верхний - это обычное коммерческое микротекстурированное водоотталкивающее покрытие, доступное в продаже.

Теплоизоляционная подложка играет ключевую роль: она резко замедляет передачу тепла от горячей капли к основе поверхности. В результате уменьшается испарение жидкости в зоне контакта и последующая конденсация паров внутри текстуры. Именно эти циклы испарения-конденсации обычно разрушают воздушные карманы, необходимые для супергидрофобности, и превращают отталкивающую поверхность в обычную смачиваемую. Благодаря изоляции горячие капли почти не успевают охладиться в точке касания, а значит, не создают "мостиков" из конденсата - и продолжают бодро скатываться.

Один из ведущих авторов работы, доцент кафедры машиностроения Дэниел Престон, подчеркивает, что новый подход радикально упрощает и удешевляет технологию. Раньше аналогичные результаты достигались лишь с помощью очень дорогих методов - иногда в тысячи раз дороже, - а MISH использует доступные материалы и простые способы нанесения. Более того, покрытие успешно прошло испытания не только в лабораторных условиях, но и на реальных объектах: больших металлических пластинах, изогнутых трубах, чашах и промышленном оборудовании.

Долговечность оказалась впечатляющей. В одном из ключевых экспериментов образцы подвергали воздействию почти двух миллионов горячих капель в течение недели. Обычные супергидрофобные покрытия теряли свойства почти мгновенно, тогда как MISH с достаточно толстым изоляционным слоем сохраняло отталкивающие качества более 80 часов - это свыше миллиона ударов капель. Лишь после такого марафона начинался постепенный износ, причем виноват был в основном не принцип, а именно верхний коммерческий слой. Ученые уверены: с более прочным наружным покрытием срок службы можно увеличить еще сильнее.

Особенно наглядно преимущество проявилось при тестировании реальными горячими жидкостями - горячим молоком, кофе и гороховым супом. На поверхностях с MISH оставалось менее 1 % остатков, в то время как на стандартных супергидрофобных аналогах этот показатель превышал 31 %. Покрытие демонстрировало отличную работу даже при струйном воздействии и на сложных геометриях, подтверждая свою применимость в быту и промышленности.

Разработка открывает широкие перспективы: от антизагрязняющих покрытий для кухонной утвари и промышленных емкостей до систем теплообмена и защиты оборудования от накипи и отложений. Команда Дэниела Престона уже планирует дальнейшее усовершенствование - в частности, создание более термостойких и износоустойчивых верхних слоев, а также поиск новых архитектур.

<< Назад: Стекло, хранящее память человечества на тысячелетия 17.02.2026

>> Вперед: Электровелосипед Magician Alpha 16.02.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Телескоп Эвклид раскрыл сердце Млечного Пути 28.06.2026

Космические телескопы позволяют человечеству заглянуть в самые отдаленные уголки Вселенной, раскрывая тайны темной материи, далеких галактик и процессов звездообразования. Один из современных аппаратов, предназначенных для масштабных обзоров неба, неожиданно оказался мощным инструментом для изучения нашей собственной Галактики. Речь идет о телескопе "Эвклид", который предоставил астрономам одно из самых детальных изображений центральной области Млечного Пути. Космический телескоп "Эвклид" был создан прежде всего для исследования темной материи и темной энергии, составляющих основную часть массы-энергии Вселенной. Однако ученые нашли ему дополнительное применение, направив прибор на густонаселенные звездные поля нашей Галактики. За относительно короткое время наблюдений - всего 26 часов - аппарат зафиксировал более 60 миллионов звезд в центральной части Млечного Пути. Такой результат стал возможен благодаря высокому разрешению и широкому полю зрения инструмента. Особый интерес для ...>>

Гренландские акулы - рекордсмены долголетия среди позвоночных 27.06.2026

В мире живых существ продолжительность жизни варьируется от нескольких дней у некоторых насекомых до нескольких десятилетий у крупных млекопитающих. Однако среди морских обитателей есть настоящие долгожители, чей возраст поражает воображение. Гренландские акулы, населяющие холодные воды Северной Атлантики и Арктики, по праву считаются самыми долговечными позвоночными на планете, и современные научные методы позволили точно оценить масштаб их жизненного пути. Эти крупные хищники растут крайне медленно - всего на несколько сантиметров за несколько лет, достигая в итоге более пяти метров в длину. Долгое время определить точный возраст гренландских акул было практически невозможно, поскольку у них отсутствуют традиционные маркеры, такие как годовые кольца на костях или чешуе. Предположения о выдающемся долголетии существовали давно, но требовали надежного подтверждения. Прорыв наступил в 2016 году, когда международная группа ученых применила радиоуглеродный анализ к хрусталикам глаз ...>>

Случайная новость из Архива Эффективный инфракрасный светодиодный кристалл от Osram 25.12.2012 Прототип инфракрасного светодиодного кристалла достиг нового рекордного показателя эффективности в 72%. В лабораторных условиях при рассеиваемой мощности в 930 мВт и рабочем токе в 1 А его светоотдача оказалась на 25% выше, чем у кристаллов, доступных в настоящее время на рынке. Это означает, что в перспективе инфракрасные светодиоды могут достичь еще более высокой энергоэффективности. Измерение эффективности было выполнено при комнатной температуре и постоянном токе в 1 А. Этот кристалл с длиной волны излучения в 850 нм, предназначен, в первую очередь, для систем инфракрасной подсветки. Новый инфракрасный светодиодный кристалл площадью 1 мм2 имеет впечатляющую эффективность в 72% и высокую квантовую эффективность, которая сохраняется на уровне около 65% при токах до 1 А. Результаты, полученные в исследовательской лаборатории в Регенсбурге, обозначили новую веху развития технологии ИК-кристаллов. Прототип инфракрасного кристалла площадью 1 мм2, изготовленный по тонкопленочной технологии, достиг эффективности в 72% при рабочем токе в 100 мА. Эта эффективность, известная как излучательная (или "розеточная") эффективность (wall plug efficiency - WPE), показывает отношение излучаемой мощности к входной электрической мощности. Внешняя квантовая эффективность (external quantum efficiency - EQE) инфракрасного кристалла, другими словами, вероятность создания фотона и его эмиссии из светодиодного кристалла на один электрон, достигает 7% и остается выше 64% при рабочих токах до 1 А. Длина волны излучения прототипа кристалла в 850 нм идеальна для инфракрасной подсветки, в частности, для систем слежения и применения в камерах охранного видеонаблюдения. Имеется также возможность применения этих кристаллов в системах безопасности автомобилей, например, в датчиках предаварийного состояния, а также в качестве источников света для систем ночного видения. "Метод, который был использован для увеличения эффективности и яркости этих кристаллов, может быть перенесен с длины волны в 850 нм на другие длины волн, - отметил Маркус Брёль (Markus Broll), менеджер проекта по разработкам в области ИК-кристаллов в компании Osram Opto Semiconductors в Регенсбурге. - Это означает, что в будущем станет возможным создавать высокоэффективные решения для систем инфракрасного освещения". В многокристальных приложениях потребуется меньшее число компонентов, что обеспечит экономию средств и энергии.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026