Создана и продемонстрирована наноструктура, обладающая невероятными водоотталкивающими свойствами – она попросту неспособна обледенеть.
Обледеневшее крыло самолета: такого скоро не будет
Образование наледи на гладкой поверхности алюминия (А), гладком фторированном кремнии (В) и кремнии с наноразмерной структурированной поверхностью (С). Справа – различные варианты структур, апробированные учеными
Разумеется, ожидается, что новый материал получит самое широкое распространение – он поможет противостоять обледенению железных дорог и самолетов, зданий и линий электросети. Он намного эффективнее существующих средств, включая специальные напыления, рассыпание химических реагентов («соли») и просто подогреванию, – хотя бы тем, что борется с проблемой в зародыше, не позволяя воде просто скапливаться в количествах, достаточных для образования льда.
Глава группы разработчиков, профессор Джоанна Айзенберг (Joanna Aizenberg) пояснила: «Мы решили применить совершенно иную тактику, "профилактическую”, путем отталкивания капелек воды. Из предыдущих исследований нам было известно, что образование льда – не статическое единичное событие – которое стоит рассматривать во всей непрерывной и динамической последовательности, от оседания воды на поверхности и до образования кристаллов».
Главным источником вдохновения для ученых стала, как это часто бывает, сама природа. Они вспомнили о естественных решениях, которые применяются в живых организмах для придания поверхностям высочайшей гидрофобности. К примеру, ножки водомерок никогда не смачиваются водой: они покрыты множеством тончайших волосков, кончик каждого из которых слишком мал, чтобы создать достаточную площадь поверхности для оседания капельки воды.
Кроме того, исследователям понадобилось получше разобраться во взаимодействии капель воды с поверхностями твердых тел при низких температурах. Они провели высокоскоростную видеосъемку капель, соударявшихся с поверхностями различных структур, смоделированных по образцам, найденным в природе.
Самое интересное происходило как раз с поверхностью, структура которой имитирует покрытые щетинками ножки водомерки – только щетинками наноразмерными. Капля, разумеется, от удара разлеталась, но затем стягивалась обратно в почти ровную сферу – и, не имея достаточно контакта с поверхностью, сваливалась прочь. Как это происходит на обычной ровной поверхности, известно всем: вода собирается в полусферы, которые надолго остаются на ней, на холоде постепенно заледеневая.
|
