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

 

Морские звезды и обнаженный лес
Морские звезды и обнаженный лес

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 2)
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/volume15/15-2
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2024, Т. 15, № 1)
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/volume15/15-1
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Наносистемы: физика, химия, математика (2023, Т. 14, № 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/volume14/14-5
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2024 году
коллектив авторов
29 – 31 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2023 году
коллектив авторов
30 мая - 01 июня пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
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.