Наноразмерные пики придают материалам свойства супергидрофильности

Американские ученые разработали способ получения супергидрофильных поверхностей, которые могут применяться в микрожидкостных чипах, а свойство таких поверхностей препятствовать появлению капель делает их интересными для применения во многих областях, например в качестве незапотевающих стоматологических зеркал

Супергидрофильная поверхность: изображение, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа демонстрирует микро- и наноразмерную текстуру поверхности

Полученная поверхность покрыта смесью микро-островков и наноразмерных пиков, которые придают субстрату свойство супергидрофильности: вода, находящаяся в контакте с этими мельчайшими выступами, образует на поверхности тонкую однородную пленку с углами смачивания не превышающими 5° вне зависимости от природы субстрата. Группа ученых из университета Арканзаса успешно протестировала этот эффект на стеклянных, стальных и кремниевых подложках, и таким образом был сделан вывод о применимости этого подхода для широкого спектра материалов.

Продолжительность эффекта супергидрофильности и долговечность материала

Супергидрофильная поверхность может быть образована одними наноразмерными неровностями, однако ученые предпочли сочетание микро- и наноразмерных неровностей. «Текстура, образованная лишь наноразмерными неровностями, быстро изнашивается, и тогда поверхность теряет свойство супергидрофильности, – рассказывает Мин Зу (Min Zou), руководитель лаборатории наномеханики и трибологии, проводившей исследования. – Напротив, в нашем случае микро-выступы помогают защитить многочисленные наноструктуры и таким образом обеспечить долговечность обработки».

Для получения супергидрофильной текстуры поверхностей ученые использовали метод осаждения – кристаллизации, индуцированной алюминием (aluminum-induced crystallization, AIC). Этот процесс начинается с осаждения частиц алюминия и аморфного кремния на поверхность, затем проводится отжиг и травление – таким образом происходит «наращивание» мельчайших кремниевых неровностей на подложку. Эксперименты показали, что в течение 192 часов полученная таким образом поверхность не изменяет свои супергидрофильные свойства.

Контроль смачиваемости

Были также изучены эффекты смачиваемости комбинированной поверхности: на супергидрофильной поверхности ученые расположили супергидрофобные участки, образованные C4F8. Другими словами, с использованием разработанных технологий была получена поверхность, где вода может распространяться только по определенным гидрофильным маршрутам. Этот принцип чрезвычайно востребован при конструировании специальных частей микрожидкостных устройств.

Сейчас ученые детально прорабатывают условия длительного использования супергидрофильных поверхностей, заостряя свое внимание на подготовке к выпуску на рынок описанной технологии. Исследование опубликовано в журнале Nanotechnology.

Мария Костюкова

Опубликовано в NanoWeek,


Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 4.8 (4 votes)
Источник(и):

Nanospikes guide liquid into position