Материаловеды из Университета штата Мичиган разработали омнифобное покрытие, надежно ложащееся на разнообразные поверхности. Новый материал отталкивает воду, масло, спирты — практически все известные науке жидкости; он устойчивее и эффективнее своих предшественников.
Руководитель исследовательской группы Аниш Тутея (Anish Tuteja) предполагает, что материал можно применять в создании покрытий бытовых приборов, потребительской и промышленной электронике и при отделочных работах. Ноутбукам и смартфонам, покрытым новым способом, не страшны падение в полную ванну и пролитая на них чашка кофе, а полы и стены, отделанные с использованием этого средства, будут долго оставаться чистыми.
Традиционные омнифобные материалы создают из двух компонентов: первого — износостойкого, второго — отталкивающего жидкость. Однако свойства комбинированного материала никогда не бывают суммой свойств его составляющих. Репеллент делает его менее стойким, чем износостойкий компонент, и наоборот. Только подобрав ингредиенты из огромной библиотеки веществ с нужными свойствами и с помощью математического моделирования предсказав особенности комбинированного материала, ученые смогли добиться результата.
Вещества, из которых состоит новый материал, не только не ухудшают свойства друг друга, но и отличаются высокой степенью смешиваемости, поэтому их смесь однородна, что помогает повышению способности отталкивать жидкости.
«Шершавые поверхности иногда могут отталкивать воду за счет пузырьков воздуха в неровностях, но такая защита бесполезна при контакте с жирами и спиртами — у них ниже поверхностное натяжение. Поэтому поверхность омнифобного покрытия должна быть очень гладкой. Гладкость смесовых твердых материалов достигается за счет уменьшения фазового расслоения. Нашей задачей было найти ингредиенты, которые смешиваются, не расслаиваясь», — поясняет Тутея.
Так, идеальным сочетанием оказались фторированный полиуретан и супергидрофобное вещество, известное как F-POSS. Их смесь можно распылять или наносить на поверхности кисточкой, а можно окунать в нее готовые изделия и детали. Покрытие держится прочно, хотя его и можно соскоблить острым предметом. Тутея и коллеги считают, что их разработка уже в ближайшее время найдет применение в потребительских товарах. По словам инженера, новый материал должен быть дешевым и доступным. Фосфорилированный полиуретан — недорогостоящий и распространенный продукт; F-POSS пока обойдется в большую сумму, но авторы работы надеются, что вскоре будет найден способ масштабировать его производство и снизить стоимость.
Статья опубликована в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.
Наука
Ксения Малышева
