Чище лотоса
Сейчас по-настоящему взрывной интерес исследователей во всем мире привела к возможности создания поверхностей, имитирующих свойство страницы лотоса к самоочищению.
Структура страницы лотоса образована причудливыми шероховатыми пупырышками различных размеров — от микро- до нано-, вдобавок покрытых небольшими ворсинками. Капля воды, помещенная на страницу лотоса, не имеет возможности пробраться между пупырышками (в силу гидрофобности их поверхности) и в лучшем случае покоится на ворсинках. Но значительно чаще капля, не смачивая поверхность страницы, легко скатывается вниз, по пути унося и грязь.
Благодаря самым различным подходам исследователи в различных государствах мира уже обучились имитировать шероховатую поверхность этого необыкновенного цветка.
Требуемый «рисунок» жёсткой подложки возможно создать несколькими методами, а также посредством современных способов нанолитографии. Но вот неприятность: поверхности многих материалов, удобных для структурирования таким способом, по собственной природе гидрофильны, исходя из этого напрямую для реализации результата лотоса не годятся. Более того, в этом случае комбинация микро- и нанорельефа только усилит прилипание и смачиваемость капли.
Как возможно поменять свойства таковой неоднородной поверхности, сделав её полностью гидрофобной? Многие классические методы выясняются неприменимыми в силу сложного влияния рельефа подложки на процессы смачивания.
У экспертов Физического факультета Столичного национального университета им. М.В.Института и Ломоносова элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова РАН (А.Р.Хохлов, М.О.Галлямов, И.В.Яминский, Э.Е.Саид-Галиев) нашлось два «рояля в кустах» — способы, сочетание которых разрешило остроумно решить эту проблему.
Учёные применили метод гидрофобизации посредством сверхкритического диоксида углерода — соединения, находящегося при высоких давлениях и повышенных температурах. В таких условиях углекислый газ только напоминает жидкость, не будучи ею в отечественном простом понимании. В частности, для него не существует неприятности смачивания.
Это вещество попадает сколь угодно глубоко между «пупырышками» нанолитографически приготовленной поверхности, замечательно растворяя многие вещества, снабжая их доставку однородно по всему шероховатому рельефу подложки. Но в простых условиях диоксид углерода — газ, исходя из этого по завершении процесса гидрофобизации он всецело улетучивается, ну а снова модифицированная поверхность остаётся неизменной.
В качестве гидрофобизующего агента учёные применяли ультрадисперсный тефлон, замечательно растворимый в сверхкритическом диоксиде углерода. Оказалось, что сочетание обоих методик снабжает долгосрочную стабильность сверхгидрофобных особенностей приобретаемых поверхностей, сильно напоминающих лист болотного растения.