Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Созданы гидрофобные кремниевые наноструктуры

Ключевые слова:  Scientific Reports, Гидрофобные кремниевые наноструктуры, Наноматериалы, Наноструктуры

Опубликовал(а):  Доронин Федор Александрович

26 августа 2015

Известно, что некоторые растения и животные могут буквально выходить сухими из воды. Благодаря гидрофобной поверхности лапок насекомые водомерки могут разгуливать по водной поверхности, а лотос с его особой структурой поверхности листа не намокает.

Исследователи из Северо-Западного университета провели исследования и выяснили, какой шероховатости должна быть поверхность, для того чтобы она могла оставаться сухой в течение нескольких месяцев, даже находясь под водой.

Секрет водомерок, некоторых пауков и лотосов заключается в наличии крошечных волосков, которые препятствуют вступлению в контакт воды непосредственно с поверхностью лапки или листа. Эти волоски обладают острой верхушкой, и при погружении пузырьки воздуха застревают между "пиками". Воздух и растворённые в воде газы оказываются таким образом в ловушке, которая выступает в роли естественного барьера между поверхностью и водой.

Исследователи изучили различные материалы, которые могли бы обладать достаточной шероховатостью для того, чтобы отталкивать воду с высокой эффективностью. Результаты показали, что некоторые поверхности оставались сухими даже после погружения в воду на четыре месяца. Столько длился эксперимент, то есть гипотетически они могли бы продержаться и дольше.

Научный опыт также опроверг общепринятую теорию о том, что водомерки остаются сухими только за счёт сил поверхностного натяжения. В соответствии со старой теорией, если волокна материала находятся на расстоянии более микрометра, образующийся пузырь должен со временем ослабнуть, а барьер — прорваться. Во-первых, водяной пар в пузыре-ловушке будет конденсироваться и заставлять пузырь сжиматься. Во-вторых, если бы насекомые плавали на глубине, то давление сжало бы воздух и пузырь, опять же, лопнул.

Эксперименты показали, что водоплавающие насекомые и пауки имеют расстояние между волосками меньше микрометра. Это позволяет им эффективно пользоваться ловушками и оставаться сухими, передвигаясь по поверхности воды.

Однако вместо того, чтобы просто захватывать воздух в пузырь-ловушку, структура лапок обеспечивает самостоятельное поддержание объёма этого пузыря. Воздух в ловушке пополняется испаряющейся водой. Этот процесс компенсирует конденсацию и обеспечивает пузырь дополнительным паром, не позволяющим ему лопнуть под давлением.

"Хитрость заключается в том, чтобы использовать грубые поверхности с нужным химическим строением и правильными пропорциями. Созданные нами наноструктуры на основе кремния имеют расстояние между волосками менее микрометра. Это обеспечивает самоподдержку пузыря-ловушки и позволяет объекту находиться под водой в течение нескольких месяцев, оставаясь сухим", — рассказывает ведущий автор исследования Нилешь Патанкар (Neelesh Patankar) в пресс-релизе университета.

Данная разработка имеет массу потенциальных применений. Поскольку наноструктуры устойчивы к давлению, их можно использовать для защиты стелс-покрытий подводных лодок и поверхностей, которые препятствуют обрастанию судов ниже ватерлинии различными организмами. Последнее ведёт к снижению скорости кораблей.

Статья с результатами исследования группы Патанкара была опубликована в журнале Scientific Reports.


Источник: nature.com, Вести. Наука



Комментарии
Палии Наталия Алексеевна, 26 августа 2015 17:41 
(Статья Sustaining dry surfaces under water
Paul R. Jones, Xiuqing Hao, Eduardo R. Cruz-Chu, Konrad Rykaczewski, Krishanu Nandy, Thomas M. Schutzius, Kripa K. Varanasi, Constantine M. Megaridis, Jens H. Walther, Petros Koumoutsakos, Horacio D. Espinosa & Neelesh A. Patankar) в свободном доступе

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

 

Проекты эмблемы Интернет-олимпиады
Проекты эмблемы Интернет-олимпиады

Какие атомы на ощупь?
В рамках проекта ФИОП РОСНАНО организован конкурс "Наноразборка" среди научно-позновательных каналов на YouTube.

И в прошлом месяце к нам приезжала в гости команда блоггеров канала "Физика от Побединского". А мы в свою очереди показали наш головной офис и рассказали Побединскому, что такое АСМ и зачем он нужен.

Итоги конкурса научных работ на премии имени академиков А.В. Новоселовой, В.И. Спицына и В.А. Легасова
Подведены итоги конкурса научных работ на премии имени академиков А.В. Новоселовой, В.И. Спицына и В.А. Легасова

Молодежная Школа-семинар "Основы социоинженерии"
Школа-семинар для молодых ученых «Основы социоинженерии» пройдет 21 и 22 мая 2018 г. в Институте проблем управления РАН.

Научно-исследовательская работа студентов в 7 семестре 2017/2018 учебного года. Тезисы докладов на студенческой научной конференции.
Сафронова Т.В.
Настоящий сборник содержит тезисы докладов зимней научной студенческой конференции студентов 4-го курса ФНМ-2014, которая состоялась 22-23 января 2018 года.

Материалы к защитам квалификационных работ магистров на ФНМ МГУ в 2018 году

22-25 мая 2018 года в аудитории 235 лабораторного корпуса Б пройдут защиты магистерских диссертаций выпускниками ФНМ (начало в 11:00).

Иранская трилогия. Часть 3. Первая Международная наноолимпиада
Нанометр
Рассуждения и фоторепортаж, а также краткий рассказ о самой Первой международной наноолимпиаде в Тегеране, а также о неожиданном расцвете нанотехнологий в Исламской Республике Иран.

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

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!

Проектная работа

Сегодня становится все более популярной так называемая проектная работа школьников, однако на этот счет есть очень разные мнения. Мы были бы признательны, если бы Вы высказали кратко свое мнение по этому поводу путем голосования. Заранее благодарны!



 
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.