Гидрофобность — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Капля воды на гидрофобной поверхности травы

Гидрофо́бность (от др.-греч. ὕδωρ «вода» + φόβος «боязнь, страх») — физическое свойство молекулы, «стремление» избежать контакта с водой^[1]. Сама молекула в этом случае называется гидрофо́бной.

Гидрофобные молекулы обычно неполярны и «предпочитают» находиться среди других нейтральных молекул и неполярных растворителей. Поэтому вода на гидрофобной поверхности, обладающей высоким значением угла смачивания, собирается в капли. А при добавлении в воду гидрофобных жидкостей, в зависимости от плотности, они собираются в изолированные сгустки, либо распределяются по поверхности воды, как происходит с нефтью.

Гидрофобными являются молекулы алканов, масел, жиров и других подобных материалов. Гидрофобные материалы используются для очистки воды от нефти, удаления разливов нефти и химических процессов разделения полярных и неполярных веществ.

Слово «гидрофобный» часто используется в качестве синонима к слову «липофильный» — «жиролюбивый», хотя это не вполне корректно. Действительно, гидрофобные вещества в целом липофильны, но среди них есть и исключения — например, силиконы, фторопласт.

Согласно термодинамике, материя стремится к состоянию с минимальной энергией, а связывание понижает химическую энергию. Молекулы воды поляризованы и способны образовывать между собой водородные связи, чем объясняются многие уникальные свойства воды. В то же время, гидрофобные молекулы не поляризованы и не способны образовывать водородные связи, поэтому вода отталкивает такие молекулы, предпочитая образовывать связи внутри себя. Именно этот эффект определяет гидрофобное взаимодействие, называемое так не совсем корректно, так как его источником является взаимодействие гидрофильных молекул воды между собой.

[2] Так, две несмешивающиеся фазы (гидрофильная и гидрофобная) будут находиться в таком состоянии, где поверхность их контакта будет минимальной. Данный эффект можно наблюдать в явлении разделения фаз, происходящем, например, при расслоении водно-масляной эмульсии.

Капля на поверхности лотоса.

Сверхгидрофобные материалы имеют поверхности, чрезвычайно несклонные к смачиванию (с углом контакта с водой, превышающим 150°). Многие из подобных материалов, обнаруженных в природе, подчиняются закону Кассье и являются двухфазными на субмикронном уровне, причем одним из компонентов является воздух. Эффект лотоса основан на этом принципе. Примером сверхгидрофобного материала-биомиметика в нанотехнологии является нанопин-плёнка (англ.)русск.. Показано, что поверхность пентоксида ванадия может переключаться между сверхгидрофобностью (англ.)русск. и сверхгидрофильностью под действием УФ излучения

[3]. Согласно этому исследованию, любую поверхность можно наделить подобным свойством путём нанесения на неё суспензии розеткообразных частиц V₂O₅, например, с помощью струйного принтера. Тут гидрофобность также вызывается межслойными воздушными полостями (разделёнными расстояниями 2.1 нм). Механизм действия УФ излучения состоит в создании пар «электрон-дырка», в которых дырки реагируют с атомами кислорода в кристаллической решетке, создавая кислородные вакансии на поверхности, а электроны восстанавливают V⁵⁺ до V³⁺. Кислородные вакансии закрываются водой и такое поглощение воды поверхности ванадия делает её гидрофильной. При продолжительном пребывании в темноте вода замещается кислородом и гидрофильность утрачивается.

1. ↑ Aryeh Ben-Na’im Hydrophobic Interaction Plenum Press, New York (ISBN 0-306-40222-X)
2. ↑ Goss, K. U. and R. P. Schwarzenbach (2003): «Rules of Thumb for Assessing Equilibrium Partitioning of Organic Compounds: Successes and Pitfalls.» JOURNAL OF CHEMICAL EDUCATION 80(4): 450—455. Link to abstract
3. ↑ UV-Driven Reversible Switching of a Roselike Vanadium Oxide Film between Superhydrophobicity and Superhydrophilicity Ho Sun Lim, Donghoon Kwak, Dong Yun Lee, Seung Goo Lee, and Kilwon Cho J. Am. Chem. Soc.; 2007; 129(14) pp 4128 — 4129; (Communication) DOI:10.1021/ja0692579

свойства, методики обработки бетона, состав, как выбрать

Современные технологии позволяют улучшить свойства популярных строительных материалов, сделать их более долговечными. Гидрофобизатор для бетона — один из таких продуктов. При использовании этой пропитки бетон получает гидрофобные свойства. Пока продукт не очень известен потребителю, хотя он заслуживает самого пристального внимания.

Чтобы бетон не увлажнялся, его обрабатывают специальными пропитками

Содержание статьи

Свойства гидрофобизаторов

Гидрофобизаторы — продукты химической промышленности, помогающие сохранить свойства здания, в том числе изоляционного слоя, продлевают срок службы построек.

Как известно, бетон способен накапливать влагу. Когда температура на градуснике опускается ниже нулевой отметки, проникшая в толщу вода расширяется в объеме до 9%. Тем самым осуществляет давление на стены изнутри. В результате этого возникают микроскопические трещины. Таким образом теплоизоляционные свойства здания ухудшаются. Обработка же такими составами помогает устранить влагу в бетоне. В результате потери тепла снижаются более чем в 10 раз.

Под действием влаги и температурных перепадов в бетоне образуются микротрещины

За счет чего достигается эффект?

Гидрофобизаторы наделяют бетон такими свойствами:

• паропроницаемость материала снижается на 10-15%, что не создает благоприятных условий для образования грибка и плесени;
• защищает поверхность от оседания пыли и загрязнений;
• внешний вид конструкции не меняется, а иногда даже улучшается;
• повышается морозоустойчивость конструкции;
• создается дополнительная защита металлической арматуры от коррозии;
• не допускается образования высолов.

Многие продукты действуют долговременно. Некоторые производители гарантируют гидрофобность бетона в течение 10 лет. И только по истечении этого времени необходимо будет возобновить покрытие. При использовании объемной, или глубинной пропитки, водонепроницаемость сохраняется весь срок эксплуатации здания.

Часто применяют пропитки для тротуарной плитки, которая подвергается не только воздействию влаги, но и сильным механическим нагрузкам. Особенно страдает этот материал зимой. Так, на пример, на ее поверхности возникает наледь, что нередко приводит к деформации плитки и образованию сколов.

Гидрофобизаторы помогают предупредить проступание высолов

Гидрофобные растворы не представляют опасности для человека, животных и окружающей среды. Они не разрушаются под воздействием температурных колебаний, солнечного света, дождя и снега.

Среди преимуществ использования гидрофобизаторов — экономия лакокрасочных материалов и грунтовок. При этом упрощается процесс гидроизоляции бетонных элементов здания. Поверхность, обработанная таким составом, довольно быстро сохнет после дождя.

Выпускаются гидрофобизаторы для бетона в виде концентрата, подлежащего разведению, или как растворы, полностью готовые к применению, в других формах.

Внимание! Одно из преимуществ применения гидрофобизаторов состоит в том, что сооружение защищается от вандалов. Они больше не могут наносить уродующие фасад граффити.

Гидрофобизаторы помогают защитить фасады от рук вандалов

На сегодняшний день известно десятки видов этого вида продукта. Условно их делят по таким признакам:

• способ обработки бетона;
• агрегатное состояние;
• действующее вещество.

Как работают гидрофобизаторы?

Все зависит от того, как использовали продукт. При внешней обработке на поверхности бетона образуется пленка. Это тончайшее покрытие незаметно глазу, но при надежно запечатывающее капилляры строительного материала.

Способ обработки бетона

В зависимости от применяемой технологии, различают поверхностную, объемную, комбинированную гидрофобизацию.

Поверхностная методика

В этом случае пропитку наносят на поверхность бетонной конструкции. После обработки образуется тонкая пленка. Как правило, используются препараты в жидкой форме, концентрация активного вещества в которых достигает

15%.

Обычно поверхностной обработке подвергают фасады и другие конструкции. Спустя несколько лет покрытие возобновляют.

Поверхностная обработка дает защиту бетона на 10 лет

Глубинная, или объемная методика

В этом случае препараты добавляют еще на этапе замешивания бетонного раствора, в процессе монтажа или ремонта. Тогда защита действует не только на поверхности, но и внутри конструкции. Во время затвердевания строительного материала пропитка проникает во все поры.

Кроме защиты от влаги, бетонное изделие получает и другие ценные свойства — в смеси не образуются цементные камни, раствор застывает более равномерно.

Однако глубинная гидрофобизация при меняется и к готовым конструкциям из бетона. В них просверливают отверстие, через которое вводят внутрь растворы. Такая процедура называется инъекционной. Такая процедура обходится дороже, однако более эффективна, чем поверхностная обработка.

Глубинная пропитка гидрофобизаторами защищает конструкцию изнутри

Комбинированный способ

Максимальная защита достигается, когда применяют сразу два метода — поверхностную и глубинную гидрофобизацию. Эта методика дорогостоящая, и применяется нечасто. Обычно достаточно выбрать что-то одно.

Состав гидрофобизаторов

Защитное действие гирофобизаторов достигается за счет применения различных веществ кремнийорганических веществ, или силиконов, лития. Они бывают несколько видов, и в зависимости от этого наделяются достоинствами и недостатками.

Алкинсиликонаты калия и натрия

Особенность этих соединений в том, что они водорастворимые. Продукты на их основе стоят дешевле остальных. Составы на основе этого компонента, представляют собой высокощелочные продукты. Концентрация действующего вещества — от 30 до 55%.

Алкинсиликонаты натрия наименее эффективные гидрофобизаторы. Еще одна причина, по которой эксперты нелестно отзываются об этом активном компоненте, — низкая эффективность. В большинстве случаев алкинсиликонаты применяются при глубинной гидрофобизации как один из компонентов.

Вместе с тем, продукты на такой основе достаточно дешевы, поэтому получили широкое распространение. Они не имеют запаха, растворяются водой, что очень удобно.

Вместе с тем, продукты на основе этих действующих веществ не могут применяться для гидрофобизации щелочных материалов, поскольку тормозят карбонизацию.

Гидрофобизация на основе алкинсиликонатов наименее эффективна

Алкилалкоксисиланы и силоксаны

Эти вещества в несколько раз эффективнее алкинсиликатов. К тому же, они универсальные, поскольку могут использоваться для любых минеральных поверхностей. Однако это сказывается на конечной стоимости продуктов.

Силаны и силоксаны не растворяются в воде. По этой причине пропитки на их основе поставляются в двух формах:

• гидрофобизаторы на органическом растворителе — традиционный продукт для любых твердых поверхностей;
• водная эмульсия — более дешевая продукция, часто используемая для объемной гидрофобизации, недостаток средства — невысокая проникающая способность.

Другие компоненты

Помимо основной функции они могут решать и сторонние задачи. Так, в состав нередко включают красящие компоненты. Такая пропитка выигрывает в сравнении с лакокрасочными материалами, поскольку помогает укрепить бетон.

Пропитки бывают обеспыливающими, и тогда не допускают образования пыли на бетонной поверхности.

При выборе гидрофобизатора обращают внимание на его назначение. Так, если на этикетке написано «для газобетона», то бетонные конструкции таким средством обрабатывать нельзя из-за разных свойств материала.

Более подробно об установке розетки в бетонную стену читайте в нашей специализированной статье.

Как выбрать продукт?

При выборе водоотталкивающего средства необходимо обратить внимание на такие свойства продукта:

• для каких поверхностей применяется;
• на какие эффекты рассчитывать;
• свойства, которые приобретает;
• какие положительные характеристики продукта.

В составе могут содержаться и другие активные вещества. Они также придают продукту антигрибковые, декоративные свойства.

Дополнительные компоненты помогают защитить бетон от грибка

Цены на гидрофобизатор Неомид h3O Stop

Гидрофобизатор Неомид h3O Stop

Самостоятельная обработка гидрофобным составом — пошаговая инструкция

При работе с гидрофобизаторами придерживаются следующих правил:

• средства наносят на сухой, чистый бетон, слоев может быть один или несколько;
• работы рекомендуется выполнять при температуре 5…25 °С;
• не следует проводить обработку при повышенной влажности;
• первую обработку рекомендуется проводить сразу после завершения облицовки;

Чтобы покрытие лучше выполняло свои функции, предварительно рекомендуется использовать грунтовки, что обеспечит лучшее сцепление.

Инструменты, которые потребуются для работы по гидрофобизации покрытия

Внимание! Влагоизоляторами рекомендуют покрывать поверхности уже после использования ЛКМ. Если проводить работы в обратном порядке, то покрасить здание или его отдельные элементы не получится.

Шаг 1. Тщательно очищаем и просушиваем поверхность бетона от посторонних образований — плесени, жира, ржавчины, высолов. Для этого используются специальные растворы — флюаты, разведенные пополам с водой. Обрабатывают поверхность 1–2 раза. Между слоями выдерживают паузу 7 ч.

Обработка поверхности

Шаг 2. Для удаления грибка, плесени, используют биоциды.

Высохшая стена

Шаг 3. Готовим раствор, если продукт надо развести водой.

Обработка раствором с помощью кисточки

Шаг 4. Наносим состав кисточкой. На поверхностях с большой площадью используют краскопульты.

Обработка краскопультом

Цены на распылители для красок

Краскопульт

Для нанесения пропитки используют кисти с синтетическим ворсом средней длины. Благодаря кисти пропитка распределяется ровным слоем.

Обратите внимание: при приготовлении раствора необходимо соблюдать все указанные в инструкции пропорции. В противном случае возможно ухудшение состояния материала, появления на нем высолов.

Видео — Для чего нужен гидрофобизатор и где его применять

Продукты для создания гидрофобного покрытия

На рынке представлено довольно много продуктов, обладающих гидрофобизационными свойства. Выпускаются они в разной форме, от чего зависит способ их применения.

Контраквин

ГКЖ-11 является гидрофобизирующей кремнийорганической жидкостью. Но, в отличие от многих других препаратов, он представлен в виде порошка. Перед применением средство разводят водой в соотношении 1 к 5. По желанию можно использовать цветовые пигменты, которые придадут зданию еще больше декоративности и эстетичности.

Препарат добавляют к бетону, штукатурке, используется в качестве пластификатора и воздухововлекающего компонента. Средство эффективно для гипсоволокнистых материалов, но не годится для обработки древесины. ГКЖ-11 используется только для обработки вертикальных и наклонных конструктивных элементов зданий, где наблюдается отвод осадков и влаги.

Преимущества препарата:

• Уменьшение поглощения влаги в 25 раз;
• Придание материалам водоотталкивающих свойств;
• Повышение стойкости против коррозии;
• Повышение морозостойкости;
• Снижение образования трещин;
• Придание грязеотталкивающих свойств материалам;
• Экономичность — выпускается в виде концентрата для 15-кратного разведения.

Монолит-Гидро

Это препарат от российского производителя «АрмМикс». Продукт выпускается в концентрированном виде. В основе — кремниевые сополимеры.

Для применения средство разбавляют водой в соотношении 1 к 5. На 1 кв. м поверхности расходуется до 0,3 л раствора.

Внимание! Расход средств может быть большим или меньшим. Этот показатель зависит от пористости поверхности.

Монолит Гидро может применяться не только на бетонных поверхностях, но и на древесине, кирпиче, декоративных покрытиях.

Препарат не образует на поверхности пленки и не меняет ее структуру. Максимально сохраняются паро-воздухопроницаемость, теплоизоляционные свойства. Действующие вещества глубоко проникают в бетон, кирпич и камень.

Монолит Гидро снижает степень обледенения бетонных покрытий в зимнее время, что сказывается на долговечности тротуарной и фасадной плитки. Средство предназначено для плотного и пористого бетона.

«Монолит Гидро» может применяться и на древесине

Разакор

Средство на силиконовой основе используется не только для бетона, но и для металлов. Активные компоненты увеличивают морозостойкость, гидрофобные свойства. Поврехность меньше загрязняется. Препарат способен снимать электростатические и другие электронапряжения. Помимо прочего, Разакор создает антибактериальную защиту. Когезия льда к металлу снижается почти в 30 раз. Может использоваться для улучшения свойств бетона путем инъекций.

Монолит 20М

Продукт способен проникать внутрь бетона на глубину 2–5 см. На поверхности препарат образует тонкую гелеобразную пленку, которая частично проникает внутрь бетона. При этом возрастает прочность материала.

Монолит 20М препятствует подъему краев бетона, уменьшает количество трещин, втрое продлевает срок эксплуатации лакокрасочного покрытия. Применяют Монолит 20М на цементных стяжках и стенах после штукатурки, при строительстве паркингов, погрузочных терминалов, складов.

Монолит Гидро и Монолит 20М — современные материалы для защиты бетонных конструкций

Granit-28

Это средство используется для стен и пола. В основе — силикаты, силиконаты. Попадая в микротрещины, действующие вещества вступают в реакцию диффузии, в результате чего происходит цементирование. Согласно результатам исследования, препарат действительно повышает прочность бетонов. Применяют средство на бетонах, набравших прочность, на старых поверхностях.

Таблица 1. Характеристики гидрофобирующего средства Granit-28.

Характеристика	Показатели
Поверхностная прочность	0.3
Морозостойкость	1
Водопроницаемость	-50…200 раз
Износостойкость	0.3

Аквасил

Средство применяется для пенобетонов, и снижает степень поглощения ими жидкости в 10 раз. При этом прочность строительного материала возрастает приблизительно на треть. К преимуществам продукции относят:

• невысокое содержание щелочных компонентов;
• пожаробезопасность;
• срок эксплуатации 10 лет, после чего обработку повторяют.

Продукт выпускается в виде концентрата, который перед применением разбавляют водой в соотношении 1 к 10.

Аквасил используют для создания объемных поверхностей. Для этого смесь добавляют в бетон в концентрации 0,5% от общей массы строительного материала.

Аквасил разработан для выполнения объемной гидрофобизации

Кристаллизол

Препарат основан на действии метилсиликонатов. Эти вещества проникают в поры бетона и блокируют капиллярный подсос воды. Эффект обеспечивается изменением краевого угла смачивания поверхности бетона.

После обработки материалов на них образуется слой полимера, который делает невозможным проникновение воды, но не закрывает поры.

Кристаллизол обладает такими свойствами:

• устойчивость к химическим препаратам и атмосферным осадкам;
• придание грязеотталкивающих свойств бетонам;
• сохранение цвета и фактуры;
• свободное испарение влаги.

Препарат используется не только для бетона, но и для других пористых строительных материалов — штукатурки, гипса, кирпича, древесины.

Пента

Данная торговая марка выпускает линейку продуктов, направленных на улучшение свойств бетонов. Некоторые применяются для объемной гидрофобизации.

Одна из последних разработок торговой марки — препарат «Пента-820». Это средство используется как на сухих, так и на влажных бетонах. Им обрабатывают бетонные поверхности в помещениях с повышенной влажностью — например, в подвалах.

Бетон прослужит долго, если за ним правильно ухаживать

Цены на гидрофобизатор Remmers Funcosil SNL

Гидрофобизатор Remmers Funcosil SNL

Бетон — прочный и выносливый материал, который не боится больших нагрузок, воздействия атмосферных осадков, низких температур. Специальные смеси помогут сохранить его в первозданном виде на долгие годы.

Видео — Гидрофобизатор для камня и минеральных поверхностей

Гидрофобное покрытие — наноматериал высокого качества

Грязные стекла со следами от капель, пятнами и другими неприятными моментами – проблема номер один. С нею борются сегодня всеми доступными средствами. В продаже можно найти множество средств бытовой химии, которые хорошо справляются с грязью и разводами. Вот только защитить стеклянные поверхности от новых загрязнений они не могут. Как показывает практика, все методы – это временное покрытие, быстро исчезающее под воздействием внешних факторов. И стекла снова становятся грязными. Рынок сегодня предлагает новое гидрофобное покрытие, которое изготовлено по новейшим нанотехнологиям.

Что собой представляет новый материал

Гидрофобное покрытие антидождь

Новое гидрофобное покрытие – это жидкость универсального действия, с помощью которой стеклянные поверхности доводятся до «эффекта лотоса». На них не останавливается вода, она стекает, не задерживаясь. При этом капли образуют идеальную форму шара. Скатываясь, они увлекают за собой пыль и грязь. Эта жидкость для стекол – универсальное водоотталкивающее покрытие с грязезащитным эффектом.

Гидрофобные покрытия, которые применялись раньше и использовались для мытья стекло и стеклянных поверхностей, были составами, наносимыми в виде слоя или пленки. Жидкость для стекол по нанотехнологии – это материал, который скрепляется с обрабатываемой поверхностью на уровне молекулярных связей. Разработчики назвали такой способ скрепления – химическая прививка. Исследования на специальных мощных микроскопах это подтвердило. Новое покрытие стало неотъемлемой частью покрытия старого, оно как бы спаялось с его структурой.

Гидрофобное покрытие стекол автомобиля

Гидрофобное покрытие для стеклянных поверхностей, изготовленное по нанотехнологиям – это трехкомпонентный материал. Перед нанесением все вещества необходимо смешать между собой. Сделать это своими руками не проблема. Производитель предлагает инструкцию к применению, условия которой необходимо строго выполнять. Перед нанесением этой жидкости надо стекла очистить, поэтому производители в комплект поставки добавляют специальный обезжириватель. В нем нет едких растворителей или ацетона.

Где можно применять

Гидрофобное покрытие стекол

Области применения достаточно разнообразные. Вот только некоторые позиции:

• Окна, витражи, витрины и прочее.
• Фаянсовая и эмалированная сантехника.
• Керамическая плитка.
• Каменные столешницы.
• Фасадная глянцевая отделка.
• Автомобильные стекла (сюда можно добавить катера, спецтехнику и так далее).

Важно. Использовать гидрофобное покрытие этого типа для обработки автомобильных кузовов запрещается. Для этого используются совершенно другие гидрофобные материалы. Этот применим только для стекол.

Достоинства защитного покрытия

Гидрофобный наносостав имеет множество положительных свойств. Среди наиболее привлекательных стоит отметить:

• Простоту применения. Нет необходимости использовать какое-то оборудование и инструменты. Каждый может справиться своими руками.
• Различного рода отталкивающие эффекты: масло-, грязе-, водо- и так далее. Самое главное, что этот гидрофобный материал не дает грязи проникнуть в поры стекла.
• Покрытие прекрасно справляется с соленой водой, кислотными дождями.
• Не изменяет своих качеств и свойств под действием солнечных лучей.
• Эта жидкость не образует на обрабатываемом стеклянном изделии пленку.
• Радужный эффект отсутствует.
• Толщина покрытия – всего лишь несколько молекул, но это не снижает его качества.
• Срок эксплуатации гидрофобного покрытия для стекол – полгода. При этом увеличивается срок службы самого стекла.
• Это морозоустойчивый состав.
• Практически не повреждается при механическом воздействии.

Нано-технология для стекла

Защитное гидрофобное покрытие

Покрытие служит более года

Как нанести наножидкость для стекол своими руками

Нанесение наножидкости для стекол своими руками

Есть несколько условий, которых необходимо строго придерживаться. Первое – гидрофобную жидкость можно наносить на стекла только при температуре не ниже +5С. Второе – лучше это делать в помещении или на воздухе в не ветреную погоду. Третье – для нанесения своими руками понадобятся две салфетки из нетканого полотна, и два полотенца из микрофибры.

 

Совет. Не стоит использовать салфетки б/у. Это снизит качество нанесения гидрофобного покрытия.

Последовательность проводимого процесса:

1. Сначала стекла надо вымыть своими руками. Для этого можно использовать чистящие средства для стекол.
2. Произвести обезжиривание.
3. Обработать стекло финишным очистителем, для чего используется одна салфетка из нетканого полотна. В течение пяти десяти минут на стекле должна образоваться матовая пленка.
4. Отполировать стекло своими руками, используя микрофибру.
5. Приготовить сам нанораствор. Для этого смешиваются два основных компонента в пропорциях один к одному. Важно тщательно перемешать их между собой, поэтому придется своими руками взболтать раствор в течение пары минут. Обратите внимание, что готовая жидкость может быть использована в течение суток.
6. Теперь своими руками ее можно наносить на стекло чистой салфеткой из нетканого полотна.
7. Через десять минут после окончания нанесения поверхность необходимо отполировать чистой микрофиброй.

Сначала вымыть стекло

Обезжирить ацетоном

Процесс нанесеня гидрофобного покрытия

Что касается расхода наноматериала, то десяти миллилитров вам хватит, чтобы нанести своими руками его на один квадратный метр стеклянной поверхности.

Гидрофобные жидкости такого типа уже оценили клиринговые компании. Их выгода очевидна, так как экономится значительное количество финансовых средств. Перед разработчиками стояла цель изобрести новый наноматериал отечественного производства высокого качества. Они этого добились.

Нравится?

Посмотрите похожие статьи:

Гидрофобные покрытия — Справочник химика 21

    Гидрофобное покрытие поверхности. Суть способа в следующем. Кристаллы сульфата кальция теряют гидратную оболочку при температуре около 200° С, т. е. ионы, входящие в состав кристаллов, при рабочих температурах в выпарных аппаратах гидратированы. Гидрофобное покрытие поверхности нагрева способствует скольжению гидратированных ионов накипеобразователей, что [c.16]
    Покрытие — жидкий силиконовый каучук Каучук СКТН-1 Атмосферостойкие гидрофобные покрытия [c.58]

    Современные направления использования силиконов в нефтяной промышленности освещены в ряде обзоров [31, 37]. Они применяются как противопенные присадки, массы для уплотнения резьбовых соединений в трубопроводах высокого давления, смазочные материалы, изоляция в электрооборудовании повышенной надежности, прокладки, уплотнения, гидрофобные покрытия и лакокрасочные материалы. [c.449]

    Гидрофобизующие вещества можно наносить на поверхность изделий кистью. Этим способом получают гидрофобные покрытия на кузовах автомобилей [9] для защиты их от влаги и атмосферных влияний. В некоторых случаях способ пригоден и для гидрофобизации пластмассовых изделий, особенно больших ровных поверхностей, испытывающих длительное атмосферное воздействие. Гидрофобизующие вещества наносят на предварительно обезжиренную поверхность. После высыхания образуется блестящая защитная пленка, которая должна удовлетворять следующим требованиям  [c.26]

    В ряде случаев требуется снижение смачиваемости поверхности (повышение краевого угла). Вода не должна смачивать ткань зонта, плаща или палатки строительные материалы должны быть по возможности гидрофобными. Большое значение имеет снижение гидрофильности почв, способствующее уменьшению испарения воды из них. Для защиты разнообразных материалов от действия воды широко применяется гидрофобиза-ция поверхности. Для создания гидрофобных покрытий обычно используют органические или кремнийорганические соединения, катионоактивные или содерл ащие полярные функциональные группы. [c.199]

    Поверхностное натяжение имеет важное значение в промышленности. Так, при крашении, стирке, обработке фотоматериалов, нанесении лакокрасочных покрытий, изготовлении прорезиненных тканей и автомобильных шин, склеивании изделий, механической обработке материалов (горных пород, минералов, стекла и т. п.) требуется обеспечить хорошее смачивание. А при получении гидрофобных покрытий, гидроизоляционных материалов и других подобных изделий, стремятся снизить смачиваемость до минимума. На различии гидрофильности различных горных пород основано обогащение руд флотацией. Велика роль поверхностного натяжения в таких технологических процессах, как адсорбция, экстракция, обезвреживание сточных вод и т. д. [c.33]

    На процесс накипеобразования оказывают влияние материал трубок испарителя, чистота обработки их поверхности, температура, скорость движения раствора и пр. В арсенал методов борьбы с накипью можно включить применение зернистых присадок, контактную стабилизацию, стабилизацию подкислением, применение антинакипинов, гидрофобное покрытие поверхности нагрева, умягчение исходного раствора, магнитную и ультразвуковую обработки, применение специальных конструкций аппаратов и др. [c.14]

    Строительный материал с гидрофобным покрытием — «черный» щебень для асфальтовых покрытий также можно получить из нефтешламов [38, 39]. [c.48]

    Характеристики неполярных или гидрофобных покрытий можно получить с помощью газохроматографических измерений. Для определения толщины пленки исследуются времена удерживания н-нонана как стандартного вещества. Для характеристики оставшихся силанольных групп служат времена удерживания различных полярных веществ. [c.72]

    Проникновение раствора между ртутью и стенками сосуда. Это явление особенно нежелательно. Оно может быть предотвращено посредством гидрофобного покрытия внутренних стенок сосуда электрода. Для этой цели пригоден 1% раствор жидкого силикона в четыреххлористом углероде. [c.232]

    Патент США, № 4101346, 1978 г. Гидрофобное покрытие на поверхности алюминия можно получить, обрабатывая его в водном растворе щелочи и алифатической карбоновой кислоты с длинной углеводородной цепью (или карбоксилата), которая содержит одну или несколько коротких вторичных алкильных групп на конце или вблизи неполярного радикала карбоновой кислоты. [c.230]

    Подобно этилену полимеризуется и его фторированный аналог тетрафторэтилен СР2=СРг. Полимер (—СРг—СРг—) называется тефлоном. Он относится к разряду фторопластов — полимеров, получаемых из частично или полностью фторированных зтлево-дородов. Молекулярная масса тефлона достигает 2 10 г/моль, т. е. молекула состоит из 10-20 тысяч звеньев. Плотность тефлона (2,2 г/см ) значительно больше, чем полиэтилена. Это твердое белое чрезвычайно гидрофобное вещество с очень низким коэффициентом трения. По химической стойкости тефлон превосходит все известные материалы — на него не действуют ни кислоты, ни щелочи, он не подвержен окислению или восстановлению и не растворяется ни в одном из растворителей, что обеспечивает тефлону широкое применение. Из него делают антифрикционные детали машин, в химической промышленности тефлоном покрывают внутренние поверхности различных трубопроводов и реакторов, тефлоновые эмульсии используются для создания гидрофобных покрытий кузовов автомашин, обуви, посуды. [c.436]

    ГИДРОФИЛЬНОСТЬ и ГИДРОФОБНОСТЬ — ГИДРОФОБНЫЕ ПОКРЫТИЯ [c.469]

    В том случае, когда коллоидный кремнезем и поливиниловый спирт присутствуют в водном растворе в определенных соотношениях при pH 2—3, коацервация происходит с выделением вязкой фазы (наподобие масла), содержащей до 40 % кремнезема. Максимальный выход коацервата получается при отношении SIO2 ПВС в коацервате, пропорциональном диаметру частицы. Таким образом, на 1 нм поверхности кремнезема приходится 2,5 СНгСНОН-цепочечных сегмента. Коацерват, содержащий еще

Супергидрофобность в быту или доступные нанотехнологии / Habr

Добрый день, Хабр!

Сегодняшний краткий обзор посвящен составам, позволяющим добиться в домашних условиях супергидрфобности обрабатываемых объектов.

Длительное время ходит много разговоров о потенциале нанотехнологий, в частности, о нанотрубках, графене, фуллеренах и их применениям, которые способны решить все наши проблемы. Словом, очередной технологический прорыв вот-вот на носу. Однако, идут года и особых доступных «революционных» подвижек не набюлюдается. В связи с чем я и решил провести небольшое исследование западного рынка на предмет распространения новых материлов, благодаря которым можно будет упростить себе жизнь. Но обо всем по порядку.

Задача была поставлена просто: отыскать средство для покрытия поверхности для достижения максимальной гидрофобности, т.е. максимального снижения смачиваемости обработанной среды водой(в моем случае, красящей жидкостью, на основе воды). Наиболее простым, и, с точки зрения производства, выгодным, являются порошкообразные эмульсионные системы и составы, при высыхании создающие и/или оставляющие поверхность мизерной шероховатости (за счет заполнения трещин и углублений в материале частицами нанометровых масштабов) и со свойствами низкой интенсивности молекулярного взаимодействия веществ поверхностоной (нанесеной) фазы и жидкой среды.
Таким образом, задача технически состоит в том, чтобы удельная свободная поверхностная энергия на границе раздела сред была чрезвычайно мала.

На данный момент существует масса средств подобного рода, начиная от автомобильных восков и покрытий типа Umbrella до средств по уходу за обувью(водоотталкивающие покрытия), однако ни одно из использованных мной средств удовлетворительного эффекта не возымело.

В этой связи я вспомнил про давнишний проект (www.neverwet.com) одной американской металлургической компании Ross Technologies и ее подразделения Ross Nanotechnologies, получивший на престижной американской выставке INPEX 2011 (The Invention & New Product Exposition) некую награду «Grand Prix Award».

Эта небольшая компания из Филадельфии производит всевозможные изделия из стали. Кризис всем дал прикурить, и руководству потребовалось срочно решать вопрос сохранности перепроизведенной продукции, в результате чего и было создано подразделение Ross Nanotechnology.

Суть материала в том, что он создает слой супергидрофобного материала на поверхности обработанного предмета. Заявляется АЖ до 175◦ краевой угол смачивания, что, в общем – то, невероятно круто.

Результаты такой низкой смачиваемости вы можете видеть на приложенных видео.

Наиболее полное видео:

и дополнительно с сайта производителя:

В итоге получаем не просто устойчивое к смачиванию водой поверхность, которой можно покрывать не только одежду и электронику, но и противообледенительную, противобактериальную, антикоррозионную самоочищающуюся поверхность. Только представьте- обрабатывать внутреннюю поверхность труб, обшивку корпуса судна, покрывать обувь для максимальной герметичности и сохранения внешнего вида, покрывать электронные платы, покрывать поверхность фюзеляжа самолетов, избегая дорогостоящей «мойки» перед каждым полетом… Идей применения материала не счесть.

И все бы ничего, но данный продукт, как оказалось, получить невозможно. Были совершены звонки, написаны различного содержания привлекательные письма. Ответ один – «Оставьте заявку на сайте, мы ее рассмотрим. Пока розничных продаж нет». Даты продаж в розницу постоянно отодвигались на сайте, что не могло не натолкнуть на сомнения, хотя бы, об экологичности и токсичнсоти продукта. С пониманием того, что в действиетности можно найти на ранке, я отправился на зарубежные форумы, площадки продаж, с надеждой, что у кого—то есть пробники или «отлито в баночку домой», но все как один ищут и никто не предлагает.

Поразмыслив немного, я решил сунуться туда, где могут производить что угодно в промышленных масштабах. Туда, где производится основная масса общедоступной(и не очень) продукции – Китай. В результате небольшого исследования промышленного химического рынка Китая, выявилась некая фабрика Liyang ZiXiLai, производящая собственное гидрофобное покрытие. После проведенных преговоров, были высланы три образца их продукции и инструкции.

Также, китайцами была дана информация о токсичности покрытия NeverWet, и о том, что это не тонкое, а довольно-таки толстое покрытие молочного цвета, что существенно ограничивает возможности применения.

Так или иначе, в банках оказались три разные жидкости: Супергидрофобное, Супергидрофильное и некое Supersmooth покрытие.
Все жидкости были протестированы, и результат оказался далеко не таким, как заявлено. По документации, растворителем – основой оказался этиловый спирт, а частицами… Диоксид титана. Забавно, как производитель смело завил 140◦ краевого угла смачивания и долговечность покрытия. После обработки остается слегка липкая поверхность, напоминающая жировой слой на кухонных вытяжках. смачиваемость та же.

Фотографии не самые показательные, но тем не менее. это свойства поверхности спустя сутки после обработки

Справедливости ради надо сказать, что определенный эффект, все же, был достигнут, но далеко не тот, что ожидался. Фото тестов не прикладываю – водоотталкивающая способность в лучшем случае оказалась примерно такой же, как средства для покрытия стекол автомобилей – ничего, но не фонтан.

Казалось бы, вот и все – если и на китайском рынке нет адекватного качества супергидрофобных покрытий, то их можно и не искать где-либо в ближайшее время. Однако, был обнаружен клон NeverWet, зовущийся Ultra Ever Dry (UltraEverDrystore.com), а так же WaterBeader (waterbeader.com) распространяющи аналогичную смесь. При прямом контакте через почту Ultra Ever Dry выяснилось, что контора небольшая, и в ней есть русский менеджер(имя умолчу), согласившийся на пересылку в Россию набора для покрытия(минимального размера фасовки – по 1 кварту-0.9 литра). Стоимость же пересылки состава составила в районе 600 долларов США. На такой шаг я решиться не смог, поэтому оценку составу дать не могу. Недавно, также, пришло сообщение, что продукт не высылается физическим лицам. Если бы перевод был бы оформлен, сомневаюсь, что дальнейшая связь с конторой была бы продолжена. Остается лишь заметить, что данный состав является так же токсичным, и предназначен только для производственных условий.

В итоге, я продолжаю поиски решений для повседневного «домашнего» использования, хотя и подобные «токсичные» варианты меня так же устроят – есть же респираторы в конце — концов.

Надеюсь, данная статья даст общее представление по вопросу на данный момент для интересующихся.

Гидрофобные покрытия очковых линз — Торговые марки: Crizal – Очки.net

Сегодня многие компании — производители очковых линз занимаются активной разработкой и усовершенствованием свойств покрытий, так как от их качества зависит срок эксплуатации очковых линз.

Необычное название у этого вида покрытий в сущности означает «боящиеся воды» — в отличие от гидрофильных материалов и покрытий, которые, наоборот, воду любят. На самом деле гидрофобные покрытия являются верхними, или завершающими, слоями в сложной многослойной структуре современных многофункциональных покрытий. Сегодня многие компании — производители очковых линз занимаются активной разработкой и усовершенствованием свойств этих покрытий, так как от их качества зависит срок эксплуатации очковых линз и эффективность ухода за ними.

Поверхностные свойства

Мы привыкли, что чернила полностью впитываются в бумагу, нас не удивляет, что вода насквозь пропитывает ткань. Так происходит потому, что эти жидкости хорошо смачивают большинство предметов. В чем причина явления смачивания?

Вспомним свой повседневный опыт: капля воды растекается по чистой поверхности стола, но не растекается по жирной поверхности, на которой принимает форму почти правильного шарика. В первом случае говорят, что вода смачивает поверхность, а во втором – что не смачивает. Явление смачивания/несмачивания – наиболее яркий пример проявления сил взаимодействия между жидкостью и твердым телом. В первом случае сила взаимодействия молекул жидкости друг с другом меньше силы их взаимодействия с молекулами твердого тела. Под воздействием последних, а также силы тяжести жидкость растекается по поверхности твердого тела. Во втором случае наоборот: сила притяжения молекул жидкости друг к другу больше силы их взаимодействия с молекулами твердого тела, и, как следствие, жидкость принимает форму, близкую к шаровой. Сплющенная форма капельки жидкости – результат действия силы тяжести и взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела.

Явление смачивания или его отсутствия часто встречается в природе и быту. Например, перья водоплавающих птиц смазаны жиром, выделяющимся из специальных желез. Вода не смачивает жир, и поэтому перья остаются сухими даже при нырянии птицы, что отражает пословица «Как с гуся вода». Благодаря явлению смачивания мы можем вытираться полотенцами, мыть посуду, стирать белье. Благодаря отсутствию явления смачивания мы можем ходить под зонтами и в плащах, не промокающих под дождем.

Мерой смачивания является угол q между смачиваемой твердой поверхностью и касательной к поверхности жидкости. Его называют углом смачивания или краевым углом. По значению краевого угла судят и о свойствах поверхности. Краевой угол зависит от того, какое твердое вещество и какая жидкость соприкасаются. Для керосина на поверхности стекла q = 0°, то есть наблюдается полное смачивание. Для ртути на поверхности стекла q = 180°, что означает полное несмачивание. Измерение угла смачивания является традиционной методикой для определения поверхностных свойств какого-либо материала. Краевые углы смачивания определяют методом неподвижной капли и методом капиллярного поднятия.

Если поверхность плохо смачивается, то на ней будут плохо удерживаться различного рода вещества и загрязнения. Именно к этому стремятся современные производители оптических покрытий для очковых линз, пытаясь создать гидрофобные покрытия, которые бы практически не смачивались, то есть обладали бы низкой поверхностной энергией.

Как и когда появились гидрофобные покрытия

Задумывались ли вы над тем, как были открыты гидрофобные покрытия, которые сегодня применяются во многих отраслях промышленности? Как утверждают, все началось с того, что один ученый наблюдал за поведением капель воды на листе лотоса: вода скатывалась с его поверхности совершенно свободно, практически не оставляя следов. Это послужило толчком к разработке материалов с аналогичными свойствами. Впервые гидрофобные покрытия стали применять в очковой оптике в начале 1990-х годов, нанося их поверх просветляющих покрытий очковых линз. Главной причиной их использования было желание преодолеть один из принципиальных недостатков просветляющих покрытий того времени: они труднее очищались от загрязнений, поэтому просветленные очковые линзы выглядели более грязными. Причина этих негативных явлений заключалась в большей шероховатости верхнего слоя просветляющего покрытия, а также в том, что на поверхности просветленных очковых линз загрязнения были видны лучше.

Структура многослойных просветляющих покрытий состоит из чередующихся слоев материалов с высоким и низким показателями преломления. В качестве высокопреломляющего материала могут выступать различные вещества, например соединения циркония или титана, а в качестве материала с низким показателем преломления, как правило, выбирается диоксид кремния SiO2. Структура большинства просветляющих покрытий соответствуют стандартному чередованию слоев: В–Н–В–Н (здесь В и Н – материалы с высоким и низким показателями преломления соответственно), в результате завершающим слоем является диоксид кремния. При нанесении SiO2 в вакууме на поверхность пластмассовых очковых линз, а это производится при достаточно низкой температуре – порядка 50 °С, осажденная пленка диоксида кремния имеет весьма шероховатую поверхность. Естественно, что очистить такую поверхность достаточно сложно, а ее нерегулярная структура способствует удерживанию загрязнений – представьте, что вы пытаетесь чистить кирпичную стену мягкой косметической салфеткой.

Решением этой проблемы и стало нанесение гидрофобного покрытия поверх просветляющего. Гидрофобное покрытие заполняет неровности поверхности, сглаживает их, одновременно снижая коэффициент трения, что облегчает очистку очковых линз. Толщина применяемых гидрофобных слоев очень мала – всего 200 ангстрем (0,00002 мм), но эти сверхтонкие пленки оказывают влияние на химические и физико-химические свойства поверхности, существенно снижая ее поверхностную энергию. В итоге поверхность очковых линз становится водоотталкивающей, а в некоторых случаях и масло- и жироотталкивающей, так как увеличивается и угол смачивания поверхности маслами и жиром. В результате уход и очистка очковых линз становятся проще, да и сами очковые линзы меньше притягивают и удерживают грязь. Еще одним преимуществом гидрофобных покрытий является защита просветляющего покрытия от проникновения влаги, что способствует более длительному сохранению его целостности и адгезии к линзе или упрочняющему слою.

В доказательство вышеизложенного приведем значения угла смачивания поверхности очковых линз. Угол смачивания поверхности очковой линзы с просветляющим покрытием (без гидрофобного) составляет примерно 20°. У органических очковых линз с упрочняющим покрытием угол смачивания от 40 до 60° – в зависимости от состава покрытия. Достаточно хорошее гидрофобное покрытие имеет угол смачивания 108°, а гидрофобные покрытия самых последних разработок обладают еще более высоким углом смачивания – 112–118°.

Методы нанесения гидрофобных покрытий

Первые гидрофобные покрытия наносили методами центрифугирования или окунания в раствор гидрофобного материала, как правило, представляющего собой лак на основе фторсодержащего кремнийорганического соединения, а затем высушивали или отверждали полученный слой на воздухе либо в термостате.

Большинство современных гидрофобных покрытий наносят в вакуумной камере, в которой ранее было нанесено просветляющее покрытие, или же в отдельной специальной камере. Оба этих метода имеют свои преимущества и недостатки, и производители очковых линз сами выбирают, на каком именно методе остановиться.

Примерно два года назад на оптическом рынке появились гидрофобные покрытия с улучшенными свойствами – их краевой угол смачивания составлял 112–118°, в отличие от покрытий предыдущего поколения, у которых его значение лежало в пределах 104–108°. Новые покрытия были не только водоотталкивающими, но и олеофобными. Это означает, что жир от пальцев и ресниц менее виден на поверхности таких покрытий и может быть удален с приложением гораздо меньших усилий. Для пользователей это стало значительным преимуществом – при эксплуатации очковых линз они дольше оставались более чистыми, а ухаживать за ними стало значительно легче. Среди новых покрытий с улучшенными свойствами следует назвать «Crizal Alize’» («Essilor»), «Super Hi-Vision» («Hoya Vision Care»), «Teflon Easy Care» («SOLA»), «LotuTec» («Carl Zeiss»), «Satin» («Satis Vacuum») и др. Технологические процессы и химическая структура применяемых веществ для нанесения гидрофобных покрытий могут различаться, но их основным преимуществом стало обеспечение большего удобства для пользователя очков.

На выставке «SILMO–2004» компания «Indo International» представила новый вариант многофункционального покрытия «Natural», в котором применено гидрофобное покрытие на основе фторорганических соединений новой структуры, что позволило значительно уменьшить пористость поверхности очковых линз. Угол смачивания поверхности водой увеличился до 115°, а маслоподобными веществами – до 72°, и это значит, что очковые линзы с покрытием «Natural» стали еще более водо- и грязеотталкивающими, чем очковые линзы с обычными просветляющими покрытиями. По данным компании «Indo International», очковые линзы с новым вариантом покрытия «Natural» в десять раз более гладкие, чем обычные просветленные очковые линзы, поэтому загрязняющие частицы просто не задерживаются на их поверхности, и в итоге очковые линзы дольше сохраняют чистоту и прозрачность, не требуя частого ухода. Новое гидрофобное покрытие имеет меньшее значение свободной энергии поверхности – 12мДж/м2 (для сравнения: у традиционных просветляющих покрытий – 20 мДж/м2), и это значит, что грязь и частицы пота значительно хуже прилипают к очковой линзе, меньше видны и отпечатки пальцев. На той же выставке компания «Novisia» демонстрировала новое многофункциональное покрытие «Nikon ECC», характеризующееся более высокими водоотталкивающими свойствами – угол смачивания водой для него составляет 113°.

Однако новые супергидрофобные покрытия, столь привлекательные для пользователя, создавали проблемы при обработке очковых линз по контуру. Из-за низкой поверхностной энергии липкие подложки не прилипали к их поверхности, что иной раз приводило к ненадежной блокировке и соскальзыванию в момент обработки по контуру. Для решения этой проблемы компании – производители оборудования и расходных материалов, такие как «Breitfeld & Schliekert», «DAC Vision» и др., разработали специальные прокладки под липкие подложки и новые липкие подложки, что позволило обеспечить прочность блокировки. В свою очередь, компании – производители установок для обработки очковых линз по контуру расширили функциональные возможности своего оборудования, добавив специальный цикл обработки по контуру очковых линз с гидрофобными покрытиями – как, например, на установках «Accura» от «Briot International».

Компания «Essilor» поверх очковых линз с покрытиями «Crizal Alize’» наносит специальный слой для улучшения адгезии поверхности очковой линзы к липкой подложке при обработке по контуру. При работе с очковыми линзами и блокировке линз с «Crizal Alize’» следует соблюдать осторожность: брать их рекомендуется только за торцевые поверхности, так как отпечатки пальцев могут ухудшить адгезию. После шлифовки очковых линз их протирают специальной мягкой бумагой фирмы «Kimberly Clark», удаляя сделавший свое дело верхний слой.

Перспективы дальнейшего развития рынка гидрофобных покрытий очень хорошие. Конечно, оптическая индустрия не может спонсировать дорогостоящие научные исследования, но сегодня спрос на гидрофобные покрытия, обеспечивающие угол смачивания до 140°, чрезвычайно высок во многих других отраслях промышленности. Так, все большим спросом пользуются оконные стекла с водо- и грязеотталкивающими свойствами для остекления как жилых домов, так и промышленных зданий. Такие стекла практически не будут требовать мытья, поскольку грязь не будет прилипать к их поверхности, а скатывающаяся во время дождя вода будет удалять ее. Сегодня на рынке уже появились стеклянные стенки душевых кабин с подобными свойствами. И это значит, что производители очковых линз смогут применить и в своей практике все эти достижения, а мы можем ожидать появления все новых гидрофобных покрытий с еще большими значениями угла смачивания.

Хотя технология и сложные химические вещества для супергидрофобных покрытий достаточно дороги, улучшение оптических свойств очковых линз в процессе эксплуатации и удовлетворенность потребителей в результате их использования будут способствовать их дальнейшему продвижению на рынок очковых линз. Прогнозируется, что новые покрытия будут способствовать и более активному внедрению в повседневную практику оптиков просветляющих и многофункциональных покрытий.

 

Ольга Щербакова, Веко 4, 2005

 

Торговые марки очковых линз компании Essilor International:

Гидрофобные покрытия послужат мобильным технологиям,

Исследование покрытий, осуществляемое в научно-исследовательской лаборатории Департамента энергетики, привлекло внимание одного популярного бренда электроники, который стремится помочь своей линейке мобильных электронных устройств отталкивать воду и прочее.

Основываясь на почти трехлетнем супергидрофобном исследовании покрытий на стеклянной основе, Национальная лаборатория Ок-Ридж (ORNL) разработала прозрачное покрытие, которое, как сообщается, отталкивает воду, удаляя пыль и загрязнения, уменьшает отражение света, и препятствует появлению отпечатков пальцев и пятен.

В настоящее время Samsung Electronics эксклюзивно лицензировал технологию оптически прозрачной супергидрофобной пленки лаборатории Теннесси для повышения характеристик стеклянных дисплеев на своих смартфонах, планшетных компьютерах и других электронных устройствах, Национальная лаборатория объявила в понедельник (26 сентября).

Преобразованная поверхность

Чтобы быть супергидрофобной, поверхность должна достигнуть угла контакта капли воды более 150 градусов, поясняет лаборатория. Покрытие ORNL имеет угол контакта между 155 и 165 градусов, так что вода действительно отталкивается или скатывается, собирая с собой частицы пыли.

Исследовательская группа под руководством со-изобретателя Толга Айтуг, разработала супергидрофобную технологию путем нанесения специально разработанного стеклянного покрытия на поверхность стекла. После осаждения они подвергают стекло с нанесенным покрытием термической обработке, чтобы преобразовать поверхность в два вещественных состава.

Затем они использовали процесс селективного травления, который создает пористую трехмерную сеть стекла с высоким содержанием кварца, который описан как напоминающий губку или микроскопический коралл. Эта поверхность позволяет использовать несколько функциональных возможностей, сказал Айтуг, такие как его водоотталкивающие и антиотражающие свойства.

«Тонкий наноструктурированный слой пористой стеклянной пленки обеспечивает эти комбинированные свойства, что делает покрытие пригодным для коммерческого использования», — сказал Айтуг.

Помимо электроники, технология имеет большой потенциал для применения на солнечных батареях, линзах, детекторах, окнах и многих других продуктах, согласно лаборатории. Сферы солнечных батарей и архитектурных окон по-прежнему доступны для лицензирования, отметил он.

Со-изобретатель Паранс Парантаман отметил: «Мы надеемся, что в ближайшем будущем мы все сможем увидеть преимущества этой технологии в нашей повседневной жизни».

Об исследовании

Айтуг работал над технологией в сотрудничестве с членами ORNL со-изобретателями Парантамана, Даниэлой Богорин, Дэвидом Кристеном, Брайаном Д’Урсо и Джоном Симпсоном. Айтуг был признан, получив премию R&D 100 Award для Многофункционального супергидрофобного прозрачного стеклянного покрытия в 2015 году.

Работа выполнена при финансовой поддержке Научно-исследовательской программы под управлением лаборатории и Программы инновационных технологий ORNL.

UT-Battelle руководит ORNL для Управления науки Министерства энергетики. Управление науки является крупнейшим сторонником фундаментальных исследований в области естественных наук в Соединенных Штатах, и работает, чтобы решить некоторые наиболее актуальные проблемы нашего времени.