Недавние исследования вызвали широкий резонанс, бросив вызов традиционным представлениям о том, как поверхности могут быть скользкими.
Прилипание воды к поверхности зависит от множества факторов, среди которых одно из ключевых — трение. Ожидается, что однородные поверхности обеспечивают быстрое стекание воды, в то время как более сложные структуры, как правило, справляются с этим хуже. Однако новые научные открытия говорят о том, что всё гораздо запутаннее.
Данная поверхность состоит из кремния и покрыта самособирающимся монослоем, известным как SAM. Это молекулы, которые могут перемещаться, подобно жидкости, оставаясь надежно прикрепленными к основной поверхности. SAM функционирует как смазка для капель воды, значительно уменьшая трение.
Контроль над молекулярной структурой
Исследовательская группа сумела контролировать уровень образования SAM на микроскопическом уровне, что позволило выявить, как именно степень нанесения покрытия влияет на поведение воды. Оказалось, что слишком высокое или низкое количество SAM не дает воде задерживаться на поверхности.
Как отметил ведущий автор исследования, Сакари Лепикко из Университета Аалто, "это первое исследование, в котором создаются молекулярно неоднородные поверхности с переходом на уровни молекулярного масштаба". Было обнаружено, что при недостаточном уровне покрытия вода может легко скользить между молекулами SAM, а при слишком высоком уровне — оставаться на поверхности, продолжая скользить. Оптимизация этого промежуточного состояния позволяет удерживать воду.
Перспективы применения
Благодаря самособирающимся слоям, исследователи создали самую скользкую жидкую поверхность в мире. Это открытие открывает множество возможностей для различных приложений. Например, поверхности, отталкивающие капли, могут существенно улучшить теплообмен в трубах, антиобледенение, защиту от запотевания, а также иметь последствия в области микрофлюидики и создания самоочищающихся surfaces.
Однако потенциальные применения не лишены ограничений. Найденные самособирающиеся слои все еще обладают уязвимостями, подчеркивает Лепикко, в частности, их тонкость делает их чувствительными к физическому воздействию. Тем не менее, дальнейшие исследования помогут не только преодолеть эти сложности, но и создать более устойчивые и практичные решения.
