Создано первое в мире суперолеофобное покрытие
Аниш Тутеджа (Anish Tuteja) и его коллеги из Массачусетского технологического института (MIT) создали первую в мире суперолеофобную поверхность (Superoleophobic Surfaces), вернее, тонкое гибкое покрытие, отражающее органические жидкости (масла) не хуже, чем смазанная сковородка — капли воды.
Открытие пригодится во многих областях техники: с помощью нового вещества можно легко отделять нефть или её компоненты от воды, или наоборот — воду от моторного топлива.
Ещё можно будет создавать внутренние покрытия баков ракет, отталкивающее от себя агрессивное горючее, изготавливать экраны мобильников, на которых не остаётся отпечатков пальцев, или, к примеру, самоочищающуюся одежду.
Как сообщает Technology Review, исследование Аниша началось с изучения новых молекул, созданных учёными из исследовательской лаборатории ВВС США (Air Force Research Laboratory — AFRL).
Они придумали «супертефлон» под названием fluoroPOSS (fluorinated polyhedral oligomeric silsesquioxanes — фторированный полиэдральный олигомерный силсесквиоксан). Увеличив число атомов фтора, исследователи получили более сильный «отражающий» эффект, нежели у известного тефлона.
Но это было только начало. Специалисты MIT объединили свои усилия с учёными из AFRL и провели дальнейшую эволюцию этого необычного покрытия.
Само по себе оно ещё не могло отталкивать органические жидкости, поскольку у последних слишком малы силы поверхностного натяжения. Зато, как выяснилось, если fluoroPOSS придать определённую форму на микроуровне, можно получать поверхности с широким набором необычных свойств.
Так, угол смачивания для органических жидкостей у нового покрытия — больше 150 градусов!
Тутеджа и его коллеги придумали несколько вариаций покрытия. В частности использовали метод электроспиннинга для создания микроскопических волокон из fluoroPOSS, в свою очередь, формировавших нечто вроде петель, заманивающих в ловушку воздух.
На таких микроволокнах органика собирается в круглые капли. Они не дотрагиваются до подложки, на которую нанесено покрытие. Вода также собирается на этой поверхности почти в сферические капли, её отталкивание от fluoroPOSS — очень сильное.
И даже такие соединения, как декан и октан, не растекаются по новой поверхности плёнкой, а легко скатываются с неё крупными каплями.
Более того, жидкие масла не только не смачивают обработанную таким модифицированным fluoroPOSS поверхность, но их капли даже отскакивают от неё (вот ролик), если падают сверху.
Слева: стальная решётка с отверстиями в 1 миллиметр, обработанная новым составом, обладает удивительным свойством: вода (подкрашенная синим метиленом) не протекает в такие крупные поры, а в то же время октан (подкрашен красной масляной краской) протекает в стакан.
Справа: несколько веществ на суперолеофобной поверхности. Видно, насколько близка форма капель к сфере.
И если для воды это не очень удивительно, то для органики столь сильный эффект достигнут впервые (фотографии Anish Tuteja, Wonjae Choi/MIT).
Проведя множество опытов, специалисты MIT выяснили, как работает эта поверхность, узнали, как молекулярная структура полимера (а также микроструктура покрытия) влияет на взаимодействие его с теми или иными жидкостями. А потом учёные научились произвольно настраивать свойства чудо-поверхностей.
Так они получили удивительный крупнопористый фильтр, который одновременно задерживает на своей поверхности воду (она катается по листу большими каплями), но пропускает вниз компоненты нефтяного топлива (смотрите видео).
В дальнейшем авторы покрытия намерены создать множество его вариаций, включая прозрачные. Будущее этого изобретения можно назвать тем более светлым, что нанести данное покрытие можно и на металл, и на стекло, и на пластик, и даже на живые ткани (листья растений, например).
Детали работы вы можете узнать из статьи исследователей в Science.
Читайте также о материалах с отключаемой липкостью, самоочищающемся покрытии для стекла и свежей разновидности самоочищающейся одежды.
Stahlhelm M1916 (World War I)
