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:

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Самовосстанавливающаяся инфраструктура будущего 02.03.2026

Современные мосты и бетонные конструкции по всему миру сталкиваются с проблемой устаревания и износа. Многие сооружения, построенные до 1980-х годов, постепенно теряют свою несущую способность, что требует дорогого ремонта или полной замены. Недавние разработки ученых из Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий (Empa) предлагают инновационное решение - систему укрепления бетонных конструкций с помощью "умной стали", способной самостоятельно устранять трещины и повреждения. В основе новой технологии лежит арматура из сплава на основе железа с эффектом памяти формы (Fe-SMA). Этот материал обладает уникальным свойством: при нагревании до 190-200 °C стержни стремятся вернуться к своей первоначальной конфигурации. В бетонной конструкции это создает внутреннее напряжение, которое затягивает трещины и выравнивает деформированные элементы, существенно повышая прочность и долговечность сооружений. Актуальность разработки объясняется критическим состоянием инфрастр ...>>

Поцелуи полезны для здоровья 01.03.2026

Вопрос о том, как социальные связи и близость с партнером отражаются на здоровье человека, привлекает внимание не только психологов, но и специалистов в области микробиологии. Новое исследование показывает, что совместное проживание с любимым человеком может оказывать значительное влияние на микробиом кишечника и общее самочувствие. Доктор Наоми Миддлтон, клинический психологи и эксперт по здоровью кишечника, объяснила, что все аспекты совместной жизни - поцелуи, совместное питание, физическая близость и даже просто пребывание рядом - тесно связаны с поддержанием сбалансированной кишечной микрофлоры. Она подчеркивает, что здоровье экосистемы кишечника во многом определяется социальными взаимодействиями и повседневной близостью с другими людьми. По словам Миддлтон, длительное совместное пребывание с партнером может способствовать увеличению микробного разнообразия в кишечнике, а также снижать воспалительные процессы, связанные со стрессом. Такой эффект обусловлен тем, что микробио ...>>

Управление снами для решения важных задач 01.03.2026

Сны на протяжении веков привлекали внимание философов, психологов и ученых, вызывая вопросы о том, насколько они отражают нашу реальность и могут ли влиять на мышление. Новое исследование нейробиологов из Northwestern University показывает, что содержание человеческих сновидений можно частично направлять, а фаза быстрого сна (REM) играет ключевую роль в творческом мышлении и поиске нестандартных решений. В эксперименте ученые использовали метод целенаправленной реактивации памяти (TMR). Пока участники спали, им подавали звуки, ассоциированные с головоломками, предложенными им ранее. Сигналы включались только после подтверждения мозговой активности, указывающей на фазу быстрого сна. В результате 75% испытуемых сообщили о появлении во сне образов или идей, связанных с нерешенными задачами. При этом головоломки, "проникшие" в сновидения, решались значительно чаще: 42% против 17% у задач, которые не фигурировали во сне. Исследователи подчеркивают, что это не прямое доказательство тог ...>>

Новый томат с повышенным содержанием витамина A 28.02.2026

Проблема дефицита витамина A остается одной из глобальных задач здравоохранения, особенно в регионах с ограниченным доступом к разнообразной пище. Недавние достижения биотехнологий позволяют создавать продукты, способные существенно улучшить питание населения, и одним из таких примеров стал новый томат, обогащенный витамином A. Исследователи из Университета Флориды разработали сорта томатов с повышенным содержанием бета-каротина - вещества, которое организм преобразует в витамин A. Работа была выполнена Джингвеем Фу, Дениз Тиеман и Баллой Ратиноспати в Институте пищевых и аграрных наук UF/IFAS. Созданные помидоры отличаются существенно более высоким уровнем бета-каротина по сравнению с обычными сортами, а также с продуктами, традиционно богатыми этим соединением, такими как сладкий картофель и капуста. По словам профессора Ратинасабапати, регулярное употребление всего 50-100 граммов этих обогащенных томатов может покрыть суточную потребность человека в витамине A, что делает их п ...>>

Случайная новость из Архива Температурный датчик TMP107 22.11.2016 Новый температурный датчик TMP107 поддерживает подключение до 32 устройств последовательно. Цепочка из датчиков TMP107 подключается к микроконтроллеру через один однопроводной UART-интерфейс. Каждый датчик имеет уникальный 5-битный адрес, хранящийся в электрически стираемой программируемой памяти (EEPROM). Адрес присваивается в процессе операции автоматического назначения и основан на позиции каждого датчика в цепочке. Расстояние передачи данных по шине UARTможет достигать 300 метров. Между датчиками данные передаются с помощью фирменного протокола SMAART Wire. TMP107 обеспечивает максимальную гибкость использования, позволяя выбирать между пониженным энергопотреблением (например, при работе от батарей) и высокой частотой обновления данных для приложений реального времени. Функция предупреждения TMP107 реализована двумя регистрами для хранения программируемых значений для пониженной и повышенной температуры. После каждого измерения температура сравнивается с значениями из этих регистров. При выходе за границы указанного диапазона датчик посылает соответствующий сигнал, который может быть обработан микроконтроллером или выведен на светодиод предупреждения о тревоге. TMP107 способен считывать температуру с разрешением 0,015625°C и с точностью до +-0,4°C в диапазоне от -20°C до +70°C. Этот датчик идеально подходит для замены NTCи PTC термисторов в приложениях, требующих высокой точности измерений, например, в промышленных, медицинских и природоохранных системах, а также в системах контроля температуры в зернохранилищах. TMP107 в корпусе SOIC-8 и предназначен для использования в температурном диапазоне -55°C до +125°C. Особенности: Высокая точность: +-0,4°C (макс.) при -20°Cto +70°C; +-0,55°C (макс.) при -40°Cto +100°C; +-0,7°C (макс.) при -55°Cto +125°C; Высокое разрешение: 14 бит (0,015625°C); UART-совместимый проводной интерфейс SMAART; Поддержка до 32 последовательных устройств; EEPROM для уникальной адресации, программируемых значений, хранения данных общего назначения; Непрерывная работа и режим отключения для экономии энергии; Режим однократного преобразования для экономии энергии; Программируемые предупреждения; Диапазон температур: -55°C до +125°C; Диапазон напряжения: от 1,7 до 5,5 В; Корпус: SOIC-8. Сферы применения: Рефрижераторы и холодильные камеры; Распределенные измерения температуры; Тепловая защита источников питания и батарей; Серверы и телекоммуникационные системы; Автоматизация зданий; Сельскохозяйственная техника; Медицинские инструменты; Промышленные системы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026