Нанотехнологии победили мокрые ноги

Американские химики разработали вещество, поверхность которого отличается супергидрофобными свойствами. Оно способно отталкивать не только воду, но и различные масла и эмульсии. Разработчики шутят, что наконец-то они нашли средство, позволяющее гулять по городу в дождливую погоду в белых кроссовках без всякого риска намочить и испачкать их.

Фото:

Осенне-зимнее межсезонье всегда отличается погодной неустойчивостью. Ситуации, когда выпавший ночью при минусовой температуре снег уже к середине дня превращается в снежно-водяную кашу, встречаются сплошь и рядом, заставляя людей изрядно поломать голову над простым вопросом — какую обувь сегодня следует надевать? Сами понимаете, что в такое время она должна быть не особенно теплой (ибо днем еще плюсовая температура) и в то же время непромокаемой — ведь именно с мокрых ног начинается простуда, которая в это время года плавно переходит в грипп и прочие неприятности.

Есть ли выход из положения? Американские химики из компании Ross Nanotechnology (Ланкастер, США) убеждены, что да. Для этого нужно просто нанести на обувь вещество, обладающее гидрофобными свойствами, то есть способное отталкивать воду. Именно такой гель они не так давно создали в лабораториях компании. Результаты испытаний ошеломили даже самых скептически настроенных специалистов.

Несмотря на то, что подробный химический состав данного вещества до сих пор держится в секрете, однако принцип его работы вполне понятен. Его создатели использовали антиадгезивные свойства полимеров — те самые, при которых адгезия, то есть сцепление поверхностей разнородных твердых и жидких тел, становится невозможной. Напомним, что сама по себе адгезия обусловлена межмолекулярным взаимодействием, чаще всего — ван-дер-ваальсовыми силами, представляющими собой контакт между диполями (молекулами, несущими на концах два противоположных заряда). А поскольку (как мы помним из курса химии) молекула воды является классическим диполем, то она легко сцепляется со многими поверхностями, что и приводит к их намоканию.

Но как сделать так, чтобы вышеупомянутые молекулы воды не смогли прицепится к нашей обуви? Для этого нужно всего лишь сделать так, чтобы угол контакта между поверхностями ботинка и капли превысил 90 градусов. Тогда вода не сможет прицепиться, и поверхность будет считаться гидрофобной. Кстати, именно на этом основаны гидрофобные и жироотталкивающие свойства хорошо знакомого нам политетрафторэтилеена, более известного как тефлон. Его поверхность устроена так, что ее угол контакта с каплями жидкости всегда превышает те самые 90 градусов.

Кстати, согласно расчетам, если вышеупомянутый угол будет больше 150-ти градусов, такая поверхность будет супергидрофобной. Однако на данный момент этого не удалась достигнуть ни для одного материала. Но ученые из Ross Nanotechnology утверждают, что у них получилось не просто приблизиться к данному показателю, но и даже "переплюнуть" его — угол сцепления с жидкостями у их поверхности равен 165-170 градусам!

В основе нового покрытия лежатжидкие органические полимеры, способные быстро затвердевать, образовывая тонкую пленку. В отличие от тефлона она не только прочная, но и гибкая — это и позволяет использовать данное вещество для пропитки поверхности ботинок, которая подвержена постоянной деформации. Однако суть совсем не в полимерах, а в том, что в них включены неорганические наночастицы различных типов. Что самое интересное, эти частицы обладают способностью к самосборке в структуру определенного типа, которая как раз и обуславливает антиадгезивные свойства нового покрытия.

Последнее является весьма ценным качеством, поскольку данное покрытие выпускается в виде аэрозоля, который наносится на поверхность, которую нужно защитить от воды. Пока состав затвердевает, наночастицы сами занимают необходимое для появления водоотталкивающих свойств положение. Кстати, испытания показали, что данная поверхность может отталкивать не только воду, но и различные масла, включая даже тяжелые, а также водоэмульсионную краску. Разработчики шутят, что наконец-то ими найдено средство, позволяющее гулять по городу в дождливую погоду в белых кроссовках без риска испачкать их.

Впрочем, те же контрольные эксперименты показали, что некоторые вещества эта поверхность все же пропускает. К таковым относятся растворители вроде ацетона и этанола, а также обычные (то есть не водоэмульсионные) краски. Впрочем, с ними человек, гуляющий по городу, сталкивается нечасто, поэтому данным недостатком можно смело пренебречь. Интересно, что те же испытания показали другое универсальное свойство нового антигидрофобного покрытия — его можно наносить на разные разнообразные материалы.

Так, если обработать этим аэрозолем любую окрашенную поверхность, в том числе и деревянную, то ее гниение после этого резко снизится за счет почти нулевого поглощения влаги, причем даже у конструкций, используемых во влажных тропиках. И, кстати, не только гниение, но и коррозия. А еще данная защита долговечна — покрытый спреем стальной лист два года провел на улице и за все это время не приобрел следов коррозии.

Сейчас изобретатели думают о целесообразности применения открытого ими состава для обработки теплоизоляционных и иных строительных материалов, для которых намокание грозит снижением характеристик. Кроме того, по их мнению данное вещество можно использовать и для защиты бытовой электроники — покрытый им ноутбук не испортится после того, как на него будет пролит кофе, газировка и даже пиво (ибо в последнем не столь высокая для разрушения поверхности концентрация этанола). Словом, перспективы использования чудесного аэрозоля весьма и весьма широкие.

Читайте также:Цветок вывел ученых из кризиса

Согласно заявлению руководства компании Ross Nanotechnology, вышеупомянутые аэрозоли появятся в продаже в США уже перед рождественскими каникулами. Другим странам придется подождать до февраля 2013 года. Что же, есть шанс, что следующую весну население умеренных широт планеты Земля встретит с сухими ногами и в безупречно чистых ботинках.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"