Создано первое в мире суперолеофобное покрытие

Капли масла на поверхности нового материала (фото Anish Tuteja, Wonjae Choi/MIT).

Аниш Тутеджа (Anish Tuteja) и его коллеги из Массачусетского технологического института (MIT) создали первую в мире суперолеофобную поверхность (Superoleophobic Surfaces), вернее, тонкое гибкое покрытие, отражающее органические жидкости (масла) не хуже, чем смазанная сковородка — капли воды.

Открытие пригодится во многих областях техники: с помощью нового вещества можно легко отделять нефть или её компоненты от воды, или наоборот — воду от моторного топлива.

Ещё можно будет создавать внутренние покрытия баков ракет, отталкивающее от себя агрессивное горючее, изготавливать экраны мобильников, на которых не остаётся отпечатков пальцев, или, к примеру, самоочищающуюся одежду.

Как сообщает Technology Review, исследование Аниша началось с изучения новых молекул, созданных учёными из исследовательской лаборатории ВВС США (Air Force Research Laboratory — AFRL).

Они придумали «супертефлон» под названием fluoroPOSS (fluorinated polyhedral oligomeric silsesquioxanes — фторированный полиэдральный олигомерный силсесквиоксан). Увеличив число атомов фтора, исследователи получили более сильный «отражающий» эффект, нежели у известного тефлона.

Но это было только начало. Специалисты MIT объединили свои усилия с учёными из AFRL и провели дальнейшую эволюцию этого необычного покрытия.

Само по себе оно ещё не могло отталкивать органические жидкости, поскольку у последних слишком малы силы поверхностного натяжения. Зато, как выяснилось, если fluoroPOSS придать определённую форму на микроуровне, можно получать поверхности с широким набором необычных свойств. Так, угол смачивания для органических жидкостей у нового покрытия — больше 150 градусов!

Тутеджа и его коллеги придумали несколько вариаций покрытия. В частности использовали метод электроспиннинга для создания микроскопических волокон из fluoroPOSS, в свою очередь, формировавших нечто вроде петель, заманивающих в ловушку воздух.

На таких микроволокнах органика собирается в круглые капли. Они не дотрагиваются до подложки, на которую нанесено покрытие. Вода также собирается на этой поверхности почти в сферические капли, её отталкивание от fluoroPOSS — очень сильное. И даже такие соединения, как декан и октан, не растекаются по новой поверхности плёнкой, а легко скатываются с неё крупными каплями.

Более того, жидкие масла не только не смачивают обработанную таким модифицированным fluoroPOSS поверхность, но их капли даже отскакивают от неё (вот ролик), если падают сверху.

Слева: стальная решётка с отверстиями в 1 миллиметр, обработанная новым составом, обладает удивительным свойством: вода (подкрашенная синим метиленом) не протекает в такие крупные поры, а в то же время октан (подкрашен красной масляной краской) протекает в стакан. Справа: несколько веществ на суперолеофобной поверхности. Видно, насколько близка форма капель к сфере. И если для воды это не очень удивительно, то для органики столь сильный эффект достигнут впервые (фотографии Anish Tuteja, Wonjae Choi/MIT).

Проведя множество опытов, специалисты MIT выяснили, как работает эта поверхность, узнали, как молекулярная структура полимера (а также микроструктура покрытия) влияет на взаимодействие его с теми или иными жидкостями. А потом учёные научились произвольно настраивать свойства чудо-поверхностей.

Так они получили удивительный крупнопористый фильтр, который одновременно задерживает на своей поверхности воду (она катается по листу большими каплями), но пропускает вниз компоненты нефтяного топлива (смотрите видео).

В дальнейшем авторы покрытия намерены создать множество его вариаций, включая прозрачные. Будущее этого изобретения можно назвать тем более светлым, что нанести данное покрытие можно и на металл, и на стекло, и на пластик, и даже на живые ткани (листья растений, например).

Детали работы вы можете узнать из статьи исследователей в Science.

Читайте также о материалах с отключаемой липкостью, самоочищающемся покрытии для стекла и свежей разновидности самоочищающейся одежды.



Листоед вдохновил учёных на создание самой клейкой ленты

12 ноября 2007

Глиняный торт-наполеон породил пластиковую сталь

8 октября 2007

Хейнекен выпускал пивные бутылки для строительства домов

4 октября 2007

Японцы создали эффективный ударогасящий материал

19 сентября 2007

Новое полимерное покрытие убивает бактерии

11 сентября 2007