Сверхгидрофобный материал

30.01.2015

Лотос считается символом чистоты: вырастая в грязной болотной воде, на свет появляются потрясающе красивые и чистейшие цветы. Казалось бы, что может быть общего между символом чистоты и физикой? Оказывается, общее есть, и называется это научным термином - гидрофобные свойства поверхности. Если поверхность гидрофильна, то по ней вода может спокойно растекаться и образовывать равномерную пленку (пример такой поверхности - стекло). Но если пролить несколько капель воды на тефлоновую сковородку, они не будут прилипать к поверхности, а если ее наклонить на определенный угол, то капли начнут скатываться - это пример гидрофобной поверхности.

Листья лотоса - это природная супергидрофобная поверхность, она не намокает в воде, а капли скатываются с нее, унося с собой частички пыли и грязи, очищая растения. Листья лотоса - это природная супергидрофобная поверхность, она не намокает в воде, а капли скатываются с нее, унося с собой частички пыли и грязи, очищая растения.

А есть еще такое свойство, как супергидрофобность. На таких поверхностях капли воды совсем не могут закрепиться, и начинают скатываться с нее при совсем небольших углах наклона. Например, капли росы на траве имеют сферическую форму, поверхность как бы отталкивает воду, не давая ей себя намочить. Листья лотоса - это самый красивый пример супергидрофобной поверхности, созданной природой. Секрет кроется в микростроении листьев, они не только отталкивают воду, но и способствует самоочищению растения. Капли воды, скатываясь с поверхности листа, уносят с собой частички пыли и грязи, оставляя цветок идеально чистым. Кстати, таким же свойством обладают крылья бабочек и других насекомых, иначе они просто не смогли бы летать под тяжестью налипшей пыли.

Человек научился делать искусственные гидрофобные поверхности, которые никак не смачиваются водой. Но два физика из университета Рочестера, Анатолий Воробьев и Чан-Ли Гуо, пошли дальше, и смогли изготовить материал, от которого капли воды отскакивают, как теннисный мячик от стены. Точнее будет сказать, что они придумали метод, с помощью которого такое уникальное свойство можно придать разным материалам. Как же это им удалось?

Для обработки поверхности исследователям потребовался мощный сапфировый лазер, генерирующий короткие, фемтосекундные импульсы. Сфокусировав лазерный луч на поверхности металла, на его поверхность нанесли параллельные канавки шириной порядка 100 мкм и глубиной 75 мкм. Такой размер сопоставим с толщиной человеческого волоса. На получившейся ребристой поверхности, чем-то напоминающей грядку с окученной картошкой, образовались еще более мелкие наноструктуры, которые сделали канавки и борозды "шероховатыми". На то, чтобы обработать лазером пластину из металла размером 2,5 х 2,5 см, экспериментаторам понадобилось около часа.

В результате получился удивительный материал. Для своих опытов физики взяли три металлические пластины, сделанные из платины, титана и латуни. После обработки блестящая металлическая поверхность стала абсолютно черной - она перестала отражать свет. Но самое впечатляющее открытие было сделано, когда на такую модифицированную лазером пластину капнули водой - упавшая капля просто отскочила от нее. Поверхность получилась настолько водоотталкивающей, что попавшая на нее капля, смогла сохранить до трети своей кинетической энергии и отскочить обратно. Естественно, что сама металлическая пластинка осталась абсолютно сухой. Чтобы проверить самоочищающиеся свойства созданного материала, исследователи нанесли на него слой пыли, взятой из обычного пылесоса. После этого на поверхность стали капать обычную воду - каждая капля, "приклеивала" на себя фрагменты пыли, унося их с собой. А сам материал остался в первозданной чистоте, ничем не хуже, чем прекрасный цветок лотоса.

Прыгающие по плоскости капли - это, конечно, красиво и интересно, но чем может быть полезен такой материал? Цветок лотоса оказался не только символом чистоты, но и помог людям науки придумать, как сделать наш мир немного лучше. В первую очередь самоочищающиеся поверхности помогут экономить воду. Это очень важно там, где каждый литр воды на счету. Кроме того, такие материалы могут обладать антиобледенительными свойствами - образование льда на элементах управления самолетом чревато весьма печальными последствиями. Супергидрофобные поверхности будут более стойки к образованию плесени и прочих микроорганизмов. То свойство, что поверхность металла становится абсолютно черной, может быть полезно для эффективного поглощения солнечной энергии.

<< Назад: Томограф расшифрует древние свитки 31.01.2015

>> Вперед: Цифровые датчики магнитного поля от Texas Instruments 30.01.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Оптические системы сортировки и AI для черники и фруктов 14.02.2026

Каждый год потребители ожидают увидеть на прилавках свежие, ровные по размеру и цвету ягоды черники без признаков порчи или обезвоживания, при этом производители стремятся минимизировать потери и сохранить естественную привлекательность продукта. В эпоху растущих требований к качеству и дефицита квалифицированной рабочей силы традиционные методы сортировки фруктов уже не всегда справляются с задачей. Именно поэтому компании активно внедряют оптические сканеры в сочетании с искусственным интеллектом, способные анализировать ягоды с невероятной точностью и скоростью, сохраняя при этом их товарный вид. На выставке Fruit Logistica 2026 в Берлине компания Tomra Food презентовала свои последние достижения в области постуборочной обработки. Центральное место на стенде занимает совершенно новая оптическая сортировочная система, специально разработанная для свежей черники и предназначенная для использования непосредственно в упаковочных цехах. Эта машина охватывает весь путь ягод - от загруз ...>>

Монитор ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3 13.02.2026

Для многих поклонников компьютерных игр выбор монитора - это всегда поиск идеального баланса между потрясающей картинкой, молниеносной скоростью отклика и надежностью в длительных игровых сессиях. Технология QD-OLED уже несколько лет задает высокую планку качества изображения, предлагая глубокий черный цвет, яркие краски и практически мгновенную реакцию пикселей. Однако даже у самых продвинутых панелей оставались слабые места: уязвимость к царапинам, цветовые искажения под определенными углами и заметное отражение в освещенных помещениях. Компания ASUS решила серьезно улучшить ситуацию и представила третье поколение своего популярного 32-дюймового флагмана - ROG Swift OLED PG32UCDM Gen 3. В основе новинки лежит современная 32-дюймовая QD-OLED панель с разрешением 4K (3840 x 2160 пикселей), которая обеспечивает невероятную детализацию и точность цветопередачи. Частота обновления достигает 240 Гц, что делает картинку исключительно плавной даже в самых динамичных сценах шутеров или ...>>

Случайная новость из Архива Водород - самый дешевый способ сократить выбросы 03.09.2021 "Зеленый" водород, полученный с использованием экологически чистой энергии, станет самым дешевым способом сократить выбросы СО2 в сталелитейной промышленности до нуля к 2050 году. Такую оценку дала исследовательская организация Bloomberg NEF. Производство "зеленой" стали с использованием водорода на данный момент предусматривает надбавки к цене. К 2050 году стоимость процесса, вероятно, будет меньшей, чем производство на основе металлургического угля или природного газа, несмотря на строительство новых заводов, считает Bloomberg NEF. Одним из главных факторов оценки наиболее рентабельных способов производства "зеленой" стали станет география. В частности, страна с высокими поставками может сделать водород основным топливом для производства стали, в то время как страна с развитой гидроэнергетикой или другими "чистыми" источниками энергии может электрифицировать сталеплавильное производство, применяя электролиз расплавленного оксида. Среди других технологий, которые могут способствовать процессу декарбонизации стали, - технологии улавливания и хранения углерода, альтернативные процессы производства чугуна и компенсация выбросов углерода. "Стоимость многих из этих технологий может снизиться за счет экономии на масштабе и большей эффективности", - подчеркнул Bloomberg NEF. С другой стороны, консалтинговая компания McKinsey считает, что производство стали с использованием водорода, технологии улавливания и хранения углерода, улавливания и использования углерода могут окупиться не ранее 2050 года. Для этого необходимо увеличить масштабы производства водорода.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026