Капли воды на поверхности нового материала
Глаз мотылька и лист лотоса стали прообразами для изобретения американских химиков — противобликового, водоотталкивающего (т. е. супергидрофобного) стеклянного покрытия. Такое стекло никогда не запотевает и остаётся кристально ясным даже в туман. А попадающая и отлетающая влага забирает с собой все мусоринки и пылинки.
Открытие имеет потенциал для огромного числа применений: окна, солнечные панели, сенсоры, оружейные системы, очки, объективы и многие другие продукты.
Материал изобрели химики из Национальной лаборатории Ок-Ридж, а подробности содержит научная статья «Monolithic Graded-Refractive-Index Glass-based Antireflective Coatings: Broadband/Omnidirectional Light Harvesting and Self-Cleaning Characteristics» в «Journal of Materials Chemistry C», 2015. (копия).
Материал представляет собой механически устойчивый наноструктурированный слой пористой стеклянной плёнки. Фактически, в нём сочетаются водоотталкивающие свойства листа лотоса и антибликовые свойства глаза мотылька. В обоих случаях свойства объясняются крохотными неровностями поверхности наномасштабов.
Чтобы отталкивать воду, угол смачивания (краевой угол) должен превышать 150°. В новом покрытии угол смачивания составляет от 155° до 165°, так что водяные капли буквально отскакивают от него, забирая с собой грязь и пыль.
Схематическое представления нового покрытия и его применений
В научной работе описан процесс изготовления плёнки покрытия из базового материала. В качестве базового материала тоже используется особый вид стеклянного покрытия, которое обладает высокой прочностью. В этом отличие от других подобных материалов, говорят авторы научной работы. Прочность сохраняется и после термообработки. Новое покрытие очень устойчиво к истиранию и выдерживает температуру до 500°C.
Собственно, весь процесс изготовления состоит из трёх этапов: депонирование тонкого слоя стеклянного материала на стеклянную подложку, термообработка и выборочное изъятие материала с помощью травления. В результате получается пористая трёхмерная структура, напоминающая микроскопический коралл.
Подобное покрытие может быть изготовлено на существующих производственных мощностях, используя стандартные методы, без особых сложностей и довольно дёшево, говорят авторы работы.
Кстати, антибликовое покрытие сильно подавляет френелевские отражения, сразу же увеличивая КПД солнечных панелей на 3-6%. Автоматическая очистка от пыли тоже добавит им эффективности.
inoks
Прощайте, автомобильные дворники!
Meklon
Ни фига. Пробовали нанести силиконовые гидрофоб? Пока просто дождь — нормально, но если туман или мелкая морось, то все стекло усеивается крохотными капельками, которые ничем не стряхиваются. Нужно очень серьёзно проверять.
mwizard
А их разве не должно сдувать потоком набегающего воздуха? Плюс в статье сказано, что как минимум к туману это стекло устойчиво.
GloooM
Эффективно начиная с какой-то определенной скорости. Сам использую не простые силиконовые, а более продвинутый вариант от одного известного производителя, так вот на скорости до 40 капли не особо улетать собираются ) А вот на трассе зачастую действительно можно не пользовать дворниками, капли сами улетают, особенно радует на боковых стеклах и зеркалах, где в принципе нет дворников ))
de1m
название в студию, ну или хотя бы в личку. )
ozgg
Я использовал Liquid Glass Shield как раз с таким опытом, Очень понравилось, но покупалось за фунты из Великобритании, так что сейчас будет уже накладно.
GloooM
Aquapel использовал, мне понравилась, держится 4 месяца как минимум.
skobkin
edwardspec
ozgg
Ну я на пустой дороге иногда и без дворников разгонялся, чтобы капли убрать. Это же чертовски красиво :) Крупные остаточные капли достаточно быстро уходят, кстати, даже на меньших скоростях и от тряски, вызванной высочайшим качеством наших дорог.
ChemodaH
Основная проблема не в чистой дождевой воде, а в грязи летящей от впереди едущих машин. От этого спасает данный гидрофоб?
ozgg
Ну вот по поему опыту вполне спасает. Так как грязь жидкая, она почти с таким же успехом потоками ветра сдувается, собираясь в чёрные капли. На маленькой скорости (в пробке, например, когда со встречных всё равно какая-то дрянь летит) просто дворниками без омывайки нормально смахивается начисто.
То, что использовал я, — это вроде как просто дополнительный слой стекла толщиной в несколько нанометров, но так как он оказывается идеально гладким, то обладает гидрофобными свойствами. За зиму из-за морозов или уж не знаю чего, конечно, сходит. А вот если весной обработать, то до осени будет отлично держаться (они и пишут, что его на полгода хватает).
Aquapel тоже думаю опробовать, но про него пока ничего не могу сказать, это скорее всего к GloooM
nomadmoon
Интересно, почему этот коралловый слой не делает стекло матовым.
KKaysin
Длина световых волн — от 400 до 780 нанометров. Как видно по фотографиям, размеры пор гораздо меньше, поэтому свет будет проходить, не рассеиваясь.
FishDude
Я так понимаю, с просветленной оптикой это никак не совместимо?
Zel
Объясните мне, пожалуйста, как непрофессионалу, причём тут и что такое угол смачивания и как он способствует водоотталкиванию?
Также интересно, каким образом будет «сниматься» грязь и пыль со стекла, если условие «несмачиваемости поверхности водой» — сила притяжения молекул воды друг к другу большая, чем сила притяжения молекул воды к молекулам поверхности
ozgg
Тут дело в поверхностном натяжении. Угол смачивания — это угол границы между каплей и поверхностью. Когда поверхность смачивается жидкостью, капля «растекается» по ней, получаем острый угол. Для гидрофобной поверхности капля будет «выпирать», стремясь к шару, там что-то типа 100 градусов будет угол (то есть уже смотрит наружу). Для супергидрофобных поверхностей капля ещё больше стремится к шарику, угол получается больше 120 градусов, а площадь соприкосновения минимальна.
Очищающий эффект происходит благодаря тому, что капли скользят по поверхности, собирая частички пыли и грязи, так как у них обычно смачиваемость лучше.
unwrecker
Как с износостойкостью интересно. Для солнечных панелей то в любом случае сойдёт, а вот для лобового стекла и экранов телефонов нужно весьма и весьма износостойкое.
Mithgol
Сказано «новое покрытие очень устойчиво к истиранию», хотя без количественных подробностей.