Новый материал имитирует природный эффект лотоса

03/08/2014

Новый материал имитирует природный эффект лотосаЗадумывались ли вы когда-либо над тем, почему лепестки лотоса всегда выглядят чистыми? Гидрофобное – водоотталкивающее – свойство листа называют "эффектом лотоса". Оно помогает растению не только выжить в мутных болотах, отталкивая грязь, но и производить на свет красивые цветы.
 

В последнее время инженеры всё больше и больше внимания уделяют наблюдению за природой, например, за таким явлением как эффект лотоса. Они изучают его с тем, чтобы применить полученные знания на практике и превратить их в достижения своей технологии. Вот только несколько из примеров. Для того чтобы продвинуться в понимании управления беспилотными подводными аппаратами, они постарались узнать как можно больше о стаях рыб, плавающих в водных толщах. Другие исследователи наблюдали необычные навигационные способности летучих мышей, и пришли к выводу, что эти знания могут помочь разработать новые схемы конфигурации авиационных шоссе в небе.

Профессор машиностроения в Технологическом Университете Вирджинии Ранга Питчмани является главным учёным и директором факультета Концентрации Солнечной Энергии и Систем Интеграции американского департамента энергетики. Он и сегодня хотел бы видеть больше эффективных и умных проектов и технологий. Работа учёного отражает эту философию.

Его недавняя разработка – некий тип покрытия для материалов, который обладает эффектом отталкивания воды, имитирует эффект лотоса. Банальные покрытия для поверхностей, такие как краски и лаки, слишком просты. Более сложные покрытия могут использоваться для устойчивости материалов к коррозии, к огню или к взрывчатым веществам.

Технологический Университет Вирджинии Учёные использовали двухэтапный метод. "Мы разработали недорогой и простой подход к покрытию металлических поверхностей прочной супергидрофобной (сильно водоотталкивающей) пленкой меди", - объясняет Питчмани. Медь выдерживает воздействие высокой температуры и обладает электропроводностью, её выбирают в качестве материала для многих инженерных конструкций, таких как теплообменники и электронные платы.

В настоящее время существуют многочисленные методы для производства покрытий поверхностей, используемых для всех практических целей там, где нет возможности убрать или  промокнуть воду. Ведь где-то нужно, чтобы капли воды просто стекали с материала. Вот несколько примеров того, что используется:

  • распыление;
  • самосборка, когда молекулы спонтанно организуются в нужную структуру;
  • и лазерная обработка.
     

Вышеописанный же двухэтапный метод "отличается тем, что оба эти этапа используются напрямую для создания супергидрофобных медных покрытий. Отпадает дорогостоящая необходимость в дополнительном слое материала с низкой поверхностной энергией".

Двухступенчатый процесс использует технику общего покрытия, называемую электроосаждением. Возможности этой технологии огромны. Покрытия могут минимизировать или полностью устранить "обрастания" поверхностей грязью и накопления грязи в теплообменниках, уменьшают потери давления в потоке через трубы, обеспечивают повышенную коррозионную стойкость. В настоящее время разработки имеют международный патент, который был получен через офис Virginia Tech, и являются её интеллектуальной собственностью.

В будущем учёные надеются расширить инновации, внедрённые с помощью природы, используя при этом не только медь, но и другие материалы.