Специалисты Северо-Кавказского федерального университета (СКФУ) разработали новое водоотталкивающее покрытие, созданное на основе растительных компонентов и кремния. Итоги их работы опубликованы в журнале Polymers for Advanced Technologies.
Контакт с водой вызывает не только химические изменения в составе материала, что значительно снижает срок эксплуатации изделий, но и приводит к образованию конденсата и наледи, объяснили эксперты СКФУ. Именно поэтому водоотталкивающие покрытия широко применяются при изготовлении зонтов, обуви, дождевой одежды, а также для обработки автомобильных лобовых стёкол, оптических линз и технических приборов.
Кроме того, такие покрытия используются для защиты промышленных механизмов с целью сохранения их прочности и целостности. Гидрофобные свойства достигаются благодаря предотвращению растекания воды по поверхности.
На поверхностях с гидрофобным эффектом вода не распространяется, как на металле или дереве, а формирует капли округлой формы. Если такую поверхность наклонить, водяные капли под действием силы тяжести начинают скатываться, пояснили учёные.
Исследователи подчеркнули, что главной проблемой существующих водоотталкивающих покрытий является их низкая стабильность и быстрый износ при постоянном соприкосновении с жидкостями. Кроме того, высокая стоимость производства подобных материалов стимулирует поиск более доступных и долговечных альтернатив.
Ученые из СКФУ предложили инновационный гидрофобный состав, основанный на оксиде кремния (SiO2), произведённом с помощью нанотехнологий, и древесных смолах, которые выступают в роли стабилизаторов кремниевых микросфер, обеспечивая равномерное распределение водоотталкивающих центров. Они создали покрытия с использованием смол берёзы, сосны и кедра, предварительно смоделировав взаимодействия кремниевых микросфер с ключевыми кислотами этих смол.
Лучшие показатели продемонстрировала кедровая смола: при добавлении всего 0,1% в состав удалось достичь угла смачивания в 131 градус, что соответствует уровню современных коммерческих образцов, отметил один из исследователей.