Учёные создали наноткань из графена, повышающую водостойкость материалов. Группа инженеров исследователей из частного американского Ренселлеровского политехнического института (Rensselaer Polytechnic Institute) создали новую «ткань» из графена, самого тонкого материала из известных науке, которая повышает водостойкие свойства материалов с шероховатой поверхностью.
Эта «наноткань» толщиной меньше нанометра, химически инертна и способна создавать водозащитный слой на поверхности материала без изменения его свойств. Команда ученых, возглавляемых профессором Никхилом Кораткаром (Nikhil Koratkar), продемонстрировала, как капельки воды катятся по поверхности материала, покрытого слоем графеновой «ткани», встречая гораздо меньшее сопротивление, чем без защитного слоя.
Это открытие может найти применение в микролабораториях с большим количеством проводимых анализов. В устройствах, в которых важно наличие самоочищающихся поверхностей, и во многих других случаях, требующих обеспечения движения капель жидкости на поверхности твердого тела. Помимо того, что графеновая «наноткань» – это барьер против воды, она еще и оптически прозрачна, вызывает минимальные изменения топологии подстилающей поверхности. Благодаря новой технологии можно правильно выбрать кнехт для судов.
Когда капля воды падает на материал, то она выталкивает за счет энергии своего движения небольшое количество воздуха, находящееся на его микрошероховатой поверхности. И в результате прочно прилипает. Покрывая материал «нанотканью» из графена, можно препятствовать плотному прижатию капель к поверхности и выдавливанию воздуха с шероховатой поверхности. Более того, капли воды находящиеся сверху на слое графена, могут легко по нему скользить и скатываться с него.
«Наноткань», после нанесения на участок в несколько дюймов, можно обнаружить только с помощью мощного микроскопа. Кораткар совместно со своими коллегами из исследовательской группы смачивал каплями воды поверхность наностержней из меди, некоторые из которых были покрыты графитовой «нанотканью». Они наблюдали, что форма капель на поверхности обычных стержней была плоской, что свидетельствовало о гидрофильности (смачиваемости) поверхности, в то же время, на поверхности стержней, покрытой слоем «наноткани» из графена, форма капель была сферической, что означало наличие гидрофобной (водоотталкивающей) поверхности.
В своих опытах исследователи использовали высокоскоростные камеры для наблюдения и измерения формы капли, и всего процесса взаимодействия, определялись углы, под которыми жидкость соединялась с поверхностью материала. Кораткар говорит, что водоотталкивающие свойства начинают проявляться уже при одном слое «наноткани», но они заметно усиливаются при нанесении нескольких дополнительных слоев. Очевидно, это связано с наличием дефектов в первом слое, роль которых уменьшается по мере нанесения дополнительных слоев.
Результаты исследований проведенных Кораткаром и его коллегами были опубликованы в начале этого года в журнале «ACS Nano» в статье «Graphene Drape Minimizes the Pinning and Hysteresis of Water Drops on Nanotextured Rough Surfaces».
По материалам: vopes.com
