Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Автор (на прошлой "наноолимпиаде" - призер творческого конкурса, история повторяется, ну и хорошо...)
Иллюстрация 1.
Иллюстрация 2.
Иллюстрация 3.
Иллюстрация 4.
Дополнтельные материалы: подарочная НАНОБРЕЛЛА от РОСНАНО (НЕ ШУТКА!!! Видели своими глазами, что и запечатлено холодным оком фотокамеры).
Дополнтельные материалы: сертификат на зонтик с эффектом лотоса. Реальность, а не фантастика.

НАНОЗНАЙКА: эффект лотоса

Ключевые слова:  Интернет-олимпиада, Наноазбука, эффект лотоса

Автор(ы): Никельшпарг Эвелина Ильинична

Опубликовал(а):  Гудилин Евгений Алексеевич

12 апреля 2009

Предлагаем Вашему вниманию самые оригинальные работы конкурса Нанознайка, организованного в рамках Третьей Всероссийской Интернет-олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в Будущее" факультетом наук о материалах МГУ им.М.В.Ломоносова. Автор: Никельшпарг Эвелина Ильинична

Очевидно, что лотос является одним из важнейших символов Востока и не только. Например, во времена фараонов лотос был символом Нижнего Египта и царской власти: цветок лотоса носила Нефертити. Бог растительности, Нефертум, также олицетворял первозданный лотос и поэтому именовался „молодым солнцем, что возникает из раскрывающегося лотоса“. В индуизме и буддизме лотос фактически один из основных символов космогонии, он олицетворяет чистоту, мудрость, нирвану и многое другое. Кстати, главная буддистская словесная формула (ом-мане-падме-хум) означает просто восхваление сокровища в виде цветка лотоса. В Китае цветок лотоса обожествлялся ещё со времён даосизма, а затем его культ прочно вошёл в буддистскую религию и в национальную культуру.

История почитания лотоса очень интересна, но для современности важнее то, что он действительно обладает необычными физико-химическими свойствами. Благодаря особому строению и очень высокой гидрофобности его листьев и лепестков цветы лотоса остаются удивительно чистыми — именно это поражало наших далёких предков. Цветок, возникший в грязном болоте и оставшийся чистым, незапятнанным, просто не мог не стать символом. Стихотворение средневекового корейского поэта Сон Кана (Чон Чхоля), написанное в форме классического трёхстишия сичжо (в переводе А. Ахматовой), прямо описывает эффект сверхгидрофобности лотоса:

Чем дождь сильнее льёт,
Тем лотос всё свежее;
Но лепестки, заметь,
Совсем не увлажнились.
Хочу, чтобы душа
Была чиста, как лотос.

Вот почему многие химики и материаловеды называют технологии получения сверхгидрофобных покрытий «лотосовыми».

Но как ему удается добиться такой сверхгидрофобности. "Эффект Лотоса" был открыт в 1990-е гг. немецким ботаником, профессором Вильгельмом Бартлоттом. Он показал, что лепестки цветка покрыты крошечными шишечками или "наночастицами". На рисунке мы видим поверхность лотоса под электронным микроскопом.

Но лист вдобавок как бы намазан воском. Он вырабатывается в железах растения, что делает его совершенно неуязвимым для воды.

Как же повторить уникальное свойство. Над этим работают ученые многих стран мира. Пока создано несколько покрытий, отвечающих подобными свойствами.

Первое из них создано в Японии – это тончайшая пленка с выступами и впадинами:

Секрет метода создания пленки в том, что в среду вводят микрочастицы органокремниевых соединений (полиорганосиланы), причём они могут содержать фтор (фторалкилсилан), а могут и не содержать.

Регулируя условия, в которых проходит процесс, авторы получили прочную, износостойкую и одновременно прозрачную гидрофобную плёнку для многих систем. Углы смачивания микрокапель воды на таких плёнках — от 150 до 160°. Такой подход позволяет покрыть сверхгидрофобной плёнкой многие поверхности: стекло, пластик, бумагу, словом, любое покрытие, способное выдержать условия осаждения.

Другой метод основан на использовании электрохимического способа. Используются при этом никель и тефлон. Процесс напоминает никелирование, но с электролитом, содержащим тефлон. Тефлон — электрически нейтральное соединение, поэтому, для того чтобы он участвовал в электролизе, его частицы перед добавлением в никельсодержащий электролит предварительно обрабатывают катионным поверхностно-активным веществом (ПАВ). Это помогает смешивать тефлон с электролитом. На втором этапе соосаждающиеся с ионами никеля частицы тефлона за счёт так называемого якорного эффекта закрепляются на поверхности. На покрытии возникают локальные очаги повышенной плотности и прочности, т.к. ток распределяется неравномерно. С другой стороны, именно на таких участках выделяется больше атомов водорода, которые стабилизируют процесс, то есть создают дополнительное экранирование, снижающее скорость осаждения. Наконец, на последнем этапе окончательно формируется сетчатая структура из частиц тефлона, однородно распределённых в слое осаждённого никеля. Кроме того, на поверхности остаётся тонкая плёнка молекул ПАВ, а внутри формирующегося покрытия остаются многочисленные микропоры.

С помощью такого метода можно получать покрытия с очень маленькими частицами тефлона (в диапазоне 1–100 нм). Гидрофобность такой поверхности быстро увеличивается с ростом содержания тефлона — уже при 10–15 вес.% угол смачивания капли воды на таком покрытии достигает 160°. Этот метод был бы удобен для создания электрических батарей, т.к. такие покрытия не только сверхгидрофобны, но и способны катализировать некоторые реакции.

Сейчас продукция на основе нанотехнологий, использующая «эффект лотоса» уже поступила в продажу. Это, в первую очередь, очистительные и полировочные аэрозоли.

Зачем нужны лотосовые покрытия. Лотосовые покрытия были бы незаменимы во многих сферах жизни человека. Создание стекол, с которых бы стекали мельчайшие капельки воды с растворенными частичками грязи. Создание плащей и другой специальной одежды. Создание самоочищающихся фасадов зданий. Это только единичные примеры использования уникального свойства лотоса.

«Эффект лотоса» – уникальное природное свойство цветка. Оно может быть использовано и в быту, и в промышленности, и, возможно, в медицине. Ученые в который раз пытаются копировать природу и не безуспешно. Возможно, вскоре такие покрытия заменят множество известных и привычных, а, может быть, даже наши зонтики уйдут в прошлое.

Прикрепленные файлы:
nikelshparg.doc (316.50 КБ.)

 

В статье использованы материалы: Творческий тур


Средний балл: 10.0 (голосов 7)

 


Комментарии
Прошу воздержаться от любых личных замечаний в отношении автора. Буду удалять без сожаления, как и во всех публикациях данной серии. Приветствуются только рассуждения по существу!
Спасибо. Кстати, насчет зонтиков - удивлена! Похоже, начался кризис научной фантастики: пока автор пишет о "фантастических открытиях", ученый их уже совершает!
Я тоже был удивлен.
Владимир Владимирович, 14 апреля 2009 06:03 
Удивительно
и очень красиво про лотосы
hanss kloss hainrich, 08 мая 2009 21:42 
Материалы придающие свойства названные в данной теме-как эффект лотоса давным давно изобретены, производятся в США, Европе и России, их можно купить в любом хорошем магазине стройматериалов.
Слоган "Эффект Лотоса" запатентован. Спросите в магазине фасадную краску на основе силиконовых смол-покажут разскажут.

Материалы называются - Гидрофобизаторы или водоотталкиваюие составы. К нано не имеют абсолютно никакого отношения. Это Силаны и силоксаны.
К нано имеют отношения гидрофобизаторы для дерева (в ширпотребе еще нет-запатентованы пару лет назад) и новые материалы-с неадекватно высокой ценой. Их плюс=неимоверно маленький расход на кв метр-но обработать 80-100 квадратных метров одним литром практически не реально (попробуйте 10тью граммами обработать 1 метр не видя что материал наносится на поверхность).
Самые новые разработки-наноматериалы для придания свойств antifingerprint на стекле и других не пористых материалах (Стекло, нерж. сталь, анодированный алюминий итп)-но тестировал их-к сожалению результата небыло.
Технология нанесения:
1. мокание-доступно и просто.
2. CVD - (Chemical vapor deposition) Плазмо Вакуумное напыление-требуется дорогостоящее специальное оборудование.

Ареал применения-просто обширнейший-оптика, бытовая и специальная техника, при адекватной цене-стекла зданий. Мобильные телефоны, мониторы LCD панели.
панели Touch Screan (гляньте на дисплей аЙфона после нескольких минут тыркани по нему).

реппеленты для волокна так-же не новость, но в ширпотребе не доступны.

Антифингерпринт материал так-же производят в Корее-но от них технической помощи не дождетесь.

Если есть интерес-пикайте-помогу чем могу-инфой производительями итд.
shelby, 16 сентября 2014 09:17 
Добрый день.

Очень интересует данная тема, рад любой консультации. Если есть возможность свяжитесь пожалуйста со мной FT783@mail.ru
Восточный лотос – символический цветок.
Своим эффектом нам помог.
Сверхгидрофобность изучаем
И в нашей жизни применяем.
""Эффект Лотоса" был открыт в 1990-е гг. немецким ботаником, профессором Вильгельмом Бартлоттом."

В середине 70-х годов прошлого века немецкими ботаниками Бартхлоттом и Найнуйсом
Balabanov Victor, 10 апреля 2010 22:22 

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Серебряная нанорадуга
Серебряная нанорадуга

SCAMT Workshop Week - практическая зимняя школа
SCAMT Workshop Week (SWW) - это уникальный междисциплинарный химико-биологический воркшоп: за 1 неделю у студентов будет возможность сделать научный проект в одной из самых современных областей нанотехнологий и освоить новые практические навыки.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Концентратор метана на основе пористого колонного графена. Наночастицы помогут в борьбе с бактериями зубного налёта. Фтороперовскит NaMnF3: новый виртуальный мультиферроик. В Баку отметили 100-летний юбилей Гасана Багировича Абдуллаева. Нобелевская премия 2018.

Наносистемы: физика, химия, математика (2018, том 9, № 5)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume9/9-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Социальные сети - реалии виртуального мира или виртуалии реальности?

Социальные сети опутали сознание, они вызывают психозы и бунты. Поколение Z живет в этом мире с рождения, но что это - реалии виртуального мира или виртуальность реальности? Немного об официальных страницах наноолимпиады в соцсетях... :)

Материалы реферативного курса "Образование в области нанотехнологий"
Коллектив авторов
Курс посвящен рассмотрению вопросов образования в области нанотехнологий, а также подготовки школьников к олимпиадам вообще и наноолимпиаде, в частности. В рамках курса рекомендуется ознакомиться с представленными материалами и пройти недавние тесты, которые помогут лучше подготовиться к XIII Всероссийской олимпиаде "Нанотехнологии - прорыв в будущее".

Материалы реферативного курса "Наномедицина"
Коллектив авторов
Курс посвящен углублению знаний потенциальных участников наноолимпиады в области наноматериалов и нанотехнологий для биологии и медицины. В рамках курса рекомендуется самостоятельно ознакомиться с представленными материалами и пройти тесты, которые помогут лучше подготовиться к XIII Всероссийской олимпиаде "Нанотехнологии - прорыв в будущее".

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.