Борьба пауков с водой: Выигрывают люди
Потенциальных применений ультра-водоотталкивающей поверхности, разработанной во Флоридском Университете, много. Когда вода сбегает по материалу, она подбирает и уносит с собой грязь, что делает поверхность самоочищающейся. Таким образом, разработка может быть использована для изготовления упаковки пищевых продуктов или окон, или солнечных батарей, которые должны оставаться чистыми, чтобы собирать солнечный свет. Также, вероятно, новая технология пригодится в кораблестроении, дав инженерам возможность создать более быстрые и продуктивные лодки.
Вольфганг Зигмунд, профессор материаловедения и машиностроения из Флоридского Университета, начал работать над проектом около 5 лет назад, подхватив работу своего коллеги. Он экспериментировал с микроволокнами, когда обратил внимание на пауков, водоотталкивающие волоски которых были известны биологам на протяжении как минимум века. Пауки используют эти волоски, чтобы оставаться сухими и не утонуть, а водяные пауки захватывают пузырьки воздуха и утаскивают их под воду, чтобы дышать. Зигмунд говорит, что сначала сделал все волокна одного размера и расположил их на одинаковом расстоянии друг от друга. Но затем он обнаружил, что волоски пауков бывают разной длины и формы (прямые и изогнутые), они образуют поверхность, которую никак нельзя назвать однородной. Ученый решил сымитировать эту случайную, хаотичную поверхность при помощи пластиковых волосков, различных по размеру, но не сильно отстоящих от цифры 600 микрон или миллионных долей метра. В результате получилась ультра-водооталкивающая поверхность.
«Многие люди, выступавшие в этой области, старались сделать идеальные структуры, а мы были первыми, кто сумел показать, что плохие поверхности работают лучше, — сказал Зигмунд. — Конечно, это открытие, вышедшее из лаборатории, а не что-то, что может быть обнаружено теоретически».
Увеличенные изображения капель воды на пластиковых плитках размером с десятицентовик показывают, что капли сохраняют свою сферическую форму, как двигаясь, так и оставаясь на месте. Капли, находящиеся на большинстве других поверхностей, в процессе движения тащили за собой хвостик. Зигмунд утверждает, что разработанный им материал — первый, по которому капли перемещаются без этого хвостика.
Также, в отличие от многих других водоотталкивающих поверхностей, эта целиком зависит от микроскопической структуры материала, а не от его состава.
Другими словами, физика, а не химия — вот что делает материал водоотталкивающим. Теоретически, это означает, что техника может заставить даже мокнущие вещи, например, губки, «сбрасывать» воду. Это также означает, что поверхность, разработанная Зигмундом, никогда не будет сбрасывать опасные химикаты. Пока сам материал безопасен, превращение его в водоотталкивающий не содержит в себе никаких дополнительных рисков.
Поверхность одинаково хорошо отталкивает горячую и холодную воду и Зигмунд утверждает, что существует такая ее разновидность, которая способна отталкивать масло, впервые в индустрии.
Изготовление маслоотталкивающих поверхностей включает в себя прикладывание изрешеченной отверстиями мембраны к полимеру, нагревание и последующее отделение мембраны. Расплавившись под влиянием тепла, полимер выходит из отверстий уже покрытый тонкими волосками разных размеров.
«Трудно создать эффективные поверхности большой надежности, при этом сохранив низкую стоимость», — говорит Зигмунд. «Также, — продолжает он, — для создания твердых и устойчивых к повреждению поверхностей, необходимы дополнительные исследования».
Источник gizmag.com