Cum să ieșiți din apă
Fizicienii de la Universitatea din Rochester au creat un material care nu poate fi umezit, iar picături de apă din el pur și simplu sări.
Lotusul este considerat un simbol al puritatii: crescand in apa murdara de mlastina, florile frumoase si pure apar pe lumina. Se pare că poate exista o comunitate între simbolul purității și fizică? Se pare că generalul este, și se numește acest termen științific - proprietățile hidrofobe ale suprafeței. Dacă suprafața este hidrofilă, atunci apa poate curge ușor prin ea și formează o peliculă uniformă (un exemplu de astfel de suprafață este sticla). Dar dacă ai vărsat câteva picături de apă pe tigaie de teflon prăjire, acestea nu se vor lipi la suprafață, iar dacă este înclinată la un anumit unghi, picături va rula - este un exemplu de o suprafață hidrofobă.
Lotus frunze - o suprafață naturală superhidrofoba, nu se udă în apă, și picături de rola de pe ea, luând cu ei particulele de praf și murdărie, plante de curățare. Fotografie de Josep M./Flickr
Picturi de apă sări de pe material cu microstructura creată de laser. Credit: J. Adam Fenster / Universitatea din Rochester
Și există o altă proprietate, ca superhidrofobia. Pe astfel de suprafețe, picăturile de apă nu se pot fixa deloc și încep să se rostogolească de la ea la unghiuri foarte mici de înclinare. De exemplu, picăturile de rouă de pe iarbă sunt sferice, suprafața respinge apa, cum ar fi, fără a lăsa să se înmoaie. Frunza de lotus este cel mai frumos exemplu al unei suprafețe superhidrofobe create de natură. Secretul se află în microstructura frunzelor, ele nu numai că resping apa, dar contribuie și la auto-purificarea plantei. Picăturile de apă, rulate de pe suprafața foii, poartă cu ele particule de praf și murdărie, lăsând flora perfect curată. Apropo, au aceeași proprietate aripi de fluturi și alte insecte, în caz contrar nu ar fi în măsură să zboare sub greutatea de a adera praf.
Omul a învățat să facă suprafețe artificiale hidrofobe care nu sunt umezite de apă. Dar, doi fizicieni de la Universitatea din Rochester, și Anatoli Vorobiev, Guo Chang Lee, a mers mai departe, și au reușit să producă materialul din care picăturile de apă sări o minge de tenis de pe perete. Ar fi mai precis să spunem că au venit cu o metodă prin care o astfel de proprietate unică poate fi dată unor materiale diferite. Cum au reușit să facă asta?
Pentru tratamentul de suprafață, cercetătorii au nevoie de un laser puternic de safir care generează impulsuri scurte, femtosecunde. Focalizarea fasciculului laser pe suprafața metalică, a canelurilor paralele cu o lățime de aproximativ 100 μm și o adâncime de 75 μm au fost aplicate pe suprafața sa. Această dimensiune este comparabilă cu grosimea părului uman. Pe suprafața striată rezultată, oarecum asemănător cu un pat de cartofi okuchennoy format chiar mai mici nanostructuri sunt realizate caneluri și brazde „dur“. Pentru a procesa o placă laser cu o dimensiune a metalului de 2,5 x 2,5 cm, experimenții au luat aproximativ o oră.
Rezultatul a fost uimitor. Pentru experimentele lor, fizicienii au luat trei plăci metalice din platină, titan și alamă. După prelucrare, suprafața metalică lucioasă a devenit complet neagră - a încetat să reflecte lumina. Dar cea mai impresionantă descoperire a fost făcută atunci când o placă modificată cu laser a picurat cu apă - o picătură căzută tocmai a sărit de la ea. Suprafața sa dovedit a fi atât de impermeabilă pentru apă, încât căderea care a căzut pe ea ar putea să economisească până la o treime din energia sa cinetică și să sară înapoi. Firește, placa metalică însăși a rămas complet uscată. Pentru a testa proprietățile autocurătoare ale materialului creat, cercetătorii au aplicat pe acesta un strat de praf preluat de la un aspirator convențional. După aceea, apa obișnuită a început să picure pe suprafață - fiecare picătură, "lipită" pe ea însăși fragmente de praf, luându-le cu ei. Și materialul însuși a rămas în puritate pură, nu mai rău decât o floare de lotus frumoasă.
Jumping pe planul picăturii este, desigur, frumos și interesant, dar cum poate fi util acest material? Floarea de lotus nu a fost doar un simbol al purității, dar a ajutat, de asemenea, oamenii de știință să vină cu cum să facă lumea noastră un pic mai bună. În primul rând, suprafețele cu autocurățire vor ajuta la economisirea apei. Acest lucru este foarte important în cazul în care fiecare litru de apă este în cont. În plus, astfel de materiale pot avea proprietăți anti-înghețare - formarea de gheață asupra elementelor de control al aeronavelor este plină de consecințe foarte triste. Suprafețele superhidrofobe vor fi mai rezistente la mucegai și la alte microorganisme. Proprietatea că suprafața metalică devine complet neagră poate fi utilă pentru absorbția eficientă a energiei solare.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: