Хотя супергидрофобные покрытия способны защитить широчайший спектр материалов от воды, нефтепродукты, спирты и концентрированные кислоты с сильным щелочами даются им не так легко. Новая разработка может исправить эту ситуацию.

Мы не раз писали о новых супергидрофобных материалах, для которых угол контакта с каплей жидкости составляет более 150˚. В то же время ценность такого рода разработок, скажем, для защиты металлов от коррозии не столь велика, поскольку многие соединения, химически более агрессивные, чем вода, включая некоторые спирты и кислоты, такое покрытие оттолкнуть не в состоянии.

Рис. 1. Струя падающей жидкости не просто молниеносно стекает с нового покрытия, а скорее молниеносно рикошетит от него. (Иллюстрация JACS).

Но есть и другая проблема: даже обычная уличная грязь частично имеет свойства неньютоновской жидкости. То есть она не полностью отталкивается даже самой супергидрофобной поверхностью. Чтобы решить эту проблему, группа исследователей из Мичиганского университета (США) под руководством Аниша Тутеджа создала то, что учёные называют «омнифобной поверхностью». Она отталкивает практически любые типы жидкостей, включая неньютоновские.

Обычно, если поверхность плохо смачивается водой (часто это достигается за счёт пропитки маслами), то есть является гидрофобной, жидкости на основе масел смачивают её, напротив, весьма эффективно.

И наоборот: если те или иные поверхности отталкивают масла, то они являются гидрофильными.

Новый вид суперомнифобного покрытия обеспечивает угол контакта с каплей жидкости, превышающий 150˚, причём как для масел, так и для воды, а также для концентрированной соляной и ряда других кислот.

Покрытие, обеспечивающее такой эффект, состоит из металлической сетки, сделанной из очень тонкой проволоки и сверху обработанной полимером. При падении капли жидкости на такую сетку она блокирует воздух в углублении, сжимая его; образуется микроскопическая «воздушная подушка», удерживающая нижние боковые поверхности капли и препятствующая её растеканию.

Поскольку элементы нового покрытия симметричны и не оказывают давления острыми частями на капли (её неровности «выравниваются» подстилающим воздухом), то механическое воздействие на каплю минимально. Поэтому, даже если капля состоит из неньютоновской жидкости, способной резко увеличить вязкость при нажатии, она всё равно легко скатывается с поверхности. Кроме того, специфика покрытия такова, что углы контакта на нём спереди движущейся капли и позади неё одинаковы.

Недостатки нового покрытия в сравнении с недавно появившимся NeverWet очевидны: это сложный искусственный материал, который нельзя «распылить из баллончика», его требуется изготавливать в заводских условиях. Зато, в отличие от того же NeverWet, новый материал может защитить алюминий и другие металлы от кислот и спиртов — что принципиально, к примеру, для деталей химических реакторов.

Отчёт об исследовании опубликован в Journal of the American Chemical Society.