Створено сверхгидрофобноє покриття, відштовхуюче гарячу воду

Група учених з Гонконгу і США створила сверхгидрофобноє покриття на основі вуглецевих нанотрубок і тефлону (політетрафторетілена), яке ефективно відштовхує гарячу воду.

Графік зміни водовідштовхувальних властивостей листа лотоса при підвищенні температури рідини і зовнішній вигляд листя, на яке потрапила холодна (25 ?C; зліва) і гаряча (55 ?C) вода (ілюстрація з Journal of Materials Chemistry).

Останніми роками було розроблено немало водовідштовхувальних структур, що імітують природні матеріали (наприклад, листя лотоса, яке зобов‘язане своїми властивостями восковому покриттю і особливій фактурі поверхні, що дозволяє утримувати мікроскопічні об’єми повітря під краплями, що потрапили на лист). Краєвий кут води (кут між твердою поверхнею і дотичної до поверхні краплі води, проведеної в місці контакту) для таких матеріалів виявляється дуже високий, проте їх видатні захисні властивості втрачаються при контакті з гарячою рідиною.

Воскове покриття листя лотоса при нагріванні просто тане, а повітря, що заповнювало вищезазначені мікроскопічні порожнини, витісняється. В результаті вже при 50 ?C вода на природному листі формує не окремі краплі, а невеликі «калюжки» (див. мал.); штучне листя демонструють кращі показники, але і вони при температурі 85 ?C можуть забезпечити краєвий кут всього біля 70?, поступово переходячи в розряд гідрофільних.

На першому етапі експериментів автори дослідження проаналізували характеристики тефлонового покриття, нанісши його на бавовняну тканину. Виявилось, що такий матеріал здатний ефективно відштовхувати «статичну» гарячу воду (при температурі 75 ?C краєвий кут досягав значення 120?), проте він не пройшов так званого випробування дощуванням (мається на увазі змочування водою, падаючою на тканину під кутом 45? з висоти близько 10 см).

Тоді дослідники вирішили додати в розчин тефлону вуглецеві нанотрубки, сподіваючись на те, що вони створять на поверхні покриття западини нанометрових розмірів, в яких затримуватиметься повітря. До радості авторів, в «статичному» тесті тканина з таким покриттям не поступилася попередньому зразку, а випробування падаючими краплями рідини (води, сподіваючись, кави і молока) пройшла куди упевненіше.

Чекати появи комерційних зразків текстильних виробів з композитним покриттям в найближчому майбутньому не стоїть, оскільки водовідштовхувальна тканина втрачає еластичність і різко темніє. Автори, втім, помічають, що використання інших наноматеріалів може виправити положення.