Отработав свою методику создания омнифобных поверхностей на обычных кремниевых пластинах, ученые приступили к созданию покрытия, которое можно нанести на практически любой материал. Поверхностная текстура в этом случае получается с помощью нитей полиметилметакрилата, заплетенных в сложную структуру с помощью электростатики. К этим нитям ученые добавили молекулы-многогранники из фторированных органических соединений — силсесквиоксанов.
Панафобия по непентесу
Описанная методика создания несмачиваемых материалов — не единственная в своем роде. Так, технология, разработанная группой Джоанны Айзенберг, получила название SLIPS (Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces — несмачиваемые пористые поверхности, пропитанные жидкостью). Пористые покрытия, создаваемые с ее помощью, — настоящие панафобы (от англ. раnрhobiа — боязнь всего), поскольку плохо смачиваются практически любой жидкостью — водой, солевыми растворами, нефтью.
Как и раньше, идея нового материала была заимствована у природы — на сей раз у непентеса кувшинчикового, известного своим хищническим характером. Благодаря уникальным свойствам «цветка» этого растения — ловчего кувшина, образованного пластинкой листа, — севшее на него насекомое мгновенно соскальзывает внутрь, попадая в смертельную ловушку.
«Согласно недавним исследованиям, основную роль в захвате насекомых цветком играет так называемый перистом — структура у входа в кувшинообразную ловушку, — полагает научный сотрудник МГУ им. М. В. Ломоносова Мария Раскина. — Поверхность перистома содержит микроскопические впадины между соседними эпидермальными клетками — своеобразные поры, в которых находится смазка — вода или нектар. Вода может попадать туда во время дождя или вследствие конденсации влаги из воздуха. Нектар же выделяют многочисленные железы цветка». На этой смазке насекомое соскальзывает в ловушку.
Свойства SLIPS-покрытий делают их идеальными для использования в качестве покрытий нефте- и водопроводов, для борьбы с обледенением. Кроме того, прозрачность таких соединений в видимом и ближнем ИК-диапазонах, способность к самоочищению позволяют покрывать ими поверхности солнечных батарей, линз, различных датчиков, приборов ночного видения. Могут пригодиться они в борьбе с биозагрязнением поверхности медицинских приборов и инструментов. Панафобная натура SLIPS-материалов предопределяет их применение и в качестве защитных покрытий на порогах жилищ от насекомых, а также корпусов морских судов — от биообрастания.
Словом, можно ожидать, что вскоре на смену супергидрофобным материалам придут омнифобные и панафобные. И тому уже есть первые примеры.
Так текстура панафобных материалов выглядит под микроскопом.
Одежда для чистюль. И не только…
На основе полученных знаний команда американских инженеров Мичиганского университета разработала инновационный материал, который может избавить автовладельцев от необходимости мыть машину. Покрытие также можно использовать для создания грязеотталкивающей одежды и водостойких красок, которые уменьшат сопротивление кораблей во время плавания. Материал, получивший название Superomniphobic, отталкивает шампуни, кремы, глину и даже чернила. Он состоит из смеси резиновых и пластиковых частиц, а также нанокубиков, содержащих углерод, фтор, кремний и кислород.
Похоже, что подобные нанопокрытия вскоре отправят в отставку и такую технологию, как стирка. Во всяком случае, американские военные недавно открыли тайну. Физик Куок Труонг из Натикского центра исследований, разработки и проектирования снаряжения военнослужащих армии США вместе с коллегами разрабатывает одежду, которая всегда будет оставаться чистой, что очень важно в полевых условиях.
И уж конечно, такой одежде весьма обрадуются мамы малышей, которых приходится переодевать по сто раз на дню. «Как отец четверых детей, я хорошо понимаю необходимость самоочищающейся одежды для подрастающего поколения, — говорит К. Труонг. — Так что когда мне предложили создать такую, я согласился с радостью».
Исследователь и в самом деле смог создать прочную ткань с двойной микро- и наноархитектурой. Секрет заключается в особом покрытии, которое крайне эффективно отталкивает воду, пыль, токсичные химикаты и прочие вещества.
Ткань Труонга уже испытывалась на полигоне в течение 10 суток по 15 часов в день. В результате около 70 % солдат заявили, что новую одежду следует как можно быстрее поставлять в войска. А специалисты подтвердили, что она полностью соответствует всем требованиям по долговечности, паропроницаемости, стойкости к истиранию и прочности на разрыв.
Читать дальше
