Новости химической науки > Омнифобную поверхность можно получить за секунды

Просто и быстро получаемое покрытие может сделать так, чтобы поверхность отталкивала воду, спирт и неполярные растворители. Прозрачный омнифобный материал, изготовленный исследователями из США, может защитить стены от граффити или получить самоочищающиеся поверхности, на которых нельзя будет закрепиться ни краскам, ни грязи, ни пыли.

В последние годы для изготовления омнифобных поверхностей, отталкивающих и полярные и неполярные компоненты, было использовано сразу несколько подходов. Тем не менее все они достаточно сложны для создания поверхностей с ультрамалым гистерезисом угла смачивания, обеспечивающим легкое соскальзывание жидкости. Один метод заключается в нанесении гибких групп на ровные поверхности – формировании скользкого слоя, похожего на жидкость по свойствам. Тем не менее, этот подход довольно сложен, требует больших временных затрат и в нём используется непростая синтетическая химия.

В новой работе Лимин Вонг (Liming Wang) и Томас МакКарти (Thomas McCarthy) из Университета Массачусетса разработали быстрый способ получения таких гладких и всеоотталкивающих поверхностей, не требующий применения сложных химических реакций. Предложенный ими метод получения омнифобных поверхностей настолько прост, что может быть реализован в одну стадию, которая может быть совершена за несколько минут при комнатной температуре.

Как отмечает МакКарти, для получения омнифобной поверхности нового типа не нужно обладать умениями и навыками химика-синтетика, и «даже физик способен выполнить все необходимые операции». Исследователь говорит, что ранее они получали сравнимые по свойствам поверхности на ребристом кремнии, и для её получения следует прибегать к более сложным химическим процедурам. По словам МакКарти, самым сложным в работе над новым методом нанесения омнифобной поверхности был дизайн соответствующей химической системы.

Методом проб и ошибок исследователи определили, что наилучшим решением является изопропаноловый раствор, содержащий диметилдиметоксисилан и серную кислоту. Исследователи погружали в полученный раствор кремниевые пластины и стекла, после чего сушили их при комнатной температуре. После сушки и последовательной промывки поверхности водой, изопропанолом и толуолом поверхность приобретала омнифобные свойства.

Было обнаружено, что покрытие образуется в ходе стадии сушки – кислота катализирует образование полимера из силоксановых мономеров и образование полидиметилсилоксановых цепей. Это покрытие получило название SOCAL. При комнатной температуре оно формируется за 20 минут, если проводить сушку при 75°C, на формирование поверхности уходит всего 20 секунд.

Испытания показали, что и водные, и масляные капли соскальзывали с деталей, на которые было нанесено новое покрытие, даже в том случае, если наклон поверхности составлял всего 1°. Немаловажно и то обстоятельство, что после года хранения омнифобные свойства поверхности сохраняются.

Говоря о возможности практического использования новой технологии, Арун Кота (Arun Kota), специалист по суперотталкивающим поверхностям из Университета Колорадо, отмечает, что ключ в применении новой технологии лежит в ее простоте и быстроте получения поверхности, отталкивающей любое загрязнение. Вместе с тем он говорит о том, что для выяснения того, насколько механически устойчив новый тип поверхности, необходимо проводить систематические исследования.

Источник: Angew. Chem., Int. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201509385

метки статьи: #бытовая химия, #химия поверхности, #химия полимеров