Ученые из Университета Гриффита добились значительных успехов в понимании и контроле взаимодействия жидкостей на крошечных, сложных поверхностях. Это прорыв, который может оказать влияние на широкий спектр отраслей — от самоочищающихся материалов до медицинских приборов.
В исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials Interfaces, ученые из Центра микро- и нанотехнологий Квинсленда при Университете Гриффита изучили, как определенные поверхностные структуры, называемые возвратными микроструктурами, могут отталкивать воду и другие жидкости.
Статья раскрывает, как такие факторы, как форма, материал и расстояние между этими микроструктурами, влияют на их способность противостоять смачиванию или распространению жидкости.
«Наше исследование глубоко проникает в суть вопроса, почему некоторые поверхности лучше отталкивают воду, чем другие», — сказал Навид Кашанинежад, один из ведущих авторов исследования. «Это понимание позволяет нам проектировать поверхности, которые могут как отталкивать, так и притягивать жидкости, что важно для таких применений, как самоочищающиеся материалы или поверхности, которые не загрязняются».
Группа сосредоточилась на двух материалах: диоксиде кремния (SiO₂) и карбиде кремния (SiC), каждый из которых обладал уникальными свойствами.
Хотя SiC известен своей гидрофобной (водоотталкивающей) природой, исследователи обнаружили, что общая геометрия, особенно расстояние и форма этих крошечных колпачковидных структур, играет более важную роль в поведении жидкости, чем тип самого материала.
Они обнаружили, что входящие структуры с большими зазорами между ними эффективно удерживают воздушные карманы, усиливая водоотталкивающие свойства и не давая жидкости полностью смачивать поверхность.
Этот сложный баланс между свойствами материала и его структурой открыл новые перспективы в разработке высокоэффективных, отталкивающих жидкости поверхностей.
Кашанинежад сказал, что последствия этих открытий широкомасштабны. «В области экологических технологий самоочищающиеся поверхности могут снизить затраты на обслуживание и улучшить производительность в таких секторах, как солнечные панели и водоотталкивающие покрытия».
В области биомедицины водоотталкивающие материалы могут помочь в разработке медицинских устройств, устойчивых к скоплению бактерий, что повысит гигиену и безопасность пациентов.
«Эти результаты также открывают возможности для создания материалов, способных выдерживать экстремальные условия, такие как высокие температуры или агрессивные химикаты, с использованием таких материалов, как карбид кремния», - отмечают авторы исследования.
Кашанинежад сказал, что команда надеется, что дальнейшее изучение этих свойств приведет к еще более продвинутым приложениям в различных отраслях промышленности.
