краска с эффектом лотоса что это
Силиконовая краска с эффектом цветка “Лотоса”
Что такое эффект лотоса?
Чем LOTUS отличается от всех других красок?
Исключительностью краски LOTUS является совокупность хорошо известных преимуществ других силиконовых красок (высокая гидрофобность, отличная паропроницаемость, высокая эластичность покрытия) со свойствами микроструктуры, аналогичной структуре листьев лотоса.
Именно благодаря формированию на поверхности фасада такой микроструктуры стены, остаются всегда сухими и чистыми.
Механизм проявления «эффекта Лотоса» Покрытие, выполненное краской Лотус, формирует абсолютно новую микроструктуру поверхности, благодаря которой поверхность, имеющая контакт с частичками грязи и воды, минимальна, это позволило создать супергидрофобную, не намокаемую поверхность. Капли дождя не растекаются, а скатываются по поверхности стены, смывая при этом находящиеся на поверхности фасада частички грязи. Этому способствует также и то, что образовавшаяся микроструктура в несколько раз (до 90%) понижает связь частичек загрязнений с поверхностью стены, что также способствует активной самоочистке фасада.
На фасадных поверхностях, окрашенных обычными фасадными красками, не образуется особая микроструктура, похожая на микроструктуру поверхности листьев лотоса. Капли воды не скатываются, а стекают по поверхности. Частички пыли и грязи имеют на таких стенах существенно большую площадь контакта со стеной, а, следовательно, и лучше связаны с поверхностью основания. Стекающая по стене вода не приводит к освобождению стены от таких загрязнений. На стенах остаются грязные подтеки и следы от стекающих струек воды.
LOTUS сохраняет фасады, они остаются чистыми и сухими, отсутствует природная среда для размножения микроорганизмов и грибков.
Грязь и влага являются средой для развития на поверхностях стен микроорганизмов, грибков и плесени, поэтому с течением времени загрязнения на фасадах становятся все более заметными.
Эффект лотоса ® (Lotus Effect ®) был открыт профессором Вильгельмом Бартлоттом из университета г. Бонна. Это биологическое открытие вызвало огромный интерес во всем мире. За свои исследования профессор Бартлотт был неоднократно удостоен престижных наград за успехи в области науки (премия им. К.-Х. Бекуртса, исследовательская премия Ф. Морриса), номинирован на получение награды Президента ФРГ.
Поиски профессора Бартлотта возможностей технического применения своего открытия первыми в мире реализовали специалисты научно-исследовательского центра фирмы Suedwest, занимающегося разработкой новых строительных продуктов, прежде всего на силиконовой основе. Успешное сочетание эффекта Лотоса с преимуществами проверенных силиконовых красок этой фирмы позволило получить краску LOTUS, образующую на поверхности фасада микроструктуру, аналогичную микроструктуре листьев Лотоса. В результате появился уникальный на сегодняшний день по своим защитным и техническим характеристикам продукт.
Микроструктура листьев лотоса при 7000-кратном увеличении. На снимке четко видна уникальная микроструктура листьев, благодаря которой поверхность, контактирующая с водой и грязью, минимизирована. Вода полностью стекает с листьев, смывая осажденную на них грязь. Именно поэтому цветок Лотоса в азиатских религиях почитается как символ чистоты.
Точное воспроизведение Эффекта Лотоса ® при применении краски Лотус.
При таком же увеличении можно увидеть структуру поверхности, покрытой краской Лотус, она практически идентична структуре поверхности листьев лотоса. Благодаря такой структуре вода и грязь не задерживаются на поверхности фасада.
Лотус позволяет получить долговечные, превосходные по своим характеристикам фасадные покрытия, защищающие фасад более надежно и более продолжительный срок, чем любые другие известные на сегодняшний день краски.
Краска с эффектом лотоса что это
Листья лотоса имеют уникальную микроструктуру в виде острых пиков, на которых ни вода, ни пыль не задерживаются, а вода, образуя капли, подобно шарикам ртути скатывается по поверхности, забирая с собой инородные частицы, пыльцу и грязь. Это же свойство характеризует покрытие красок, обладающих «эффектом лотоса».
Идея создания покрытий, обладающих самоочищающимся эффектом, родилась не вчера. На самом деле подобные покрытия появились уже давно. Они применяются в основном для отделки фасадов, и в первую очередь из-за их больших площадей. В самом деле, представьте себе фасад многоэтажного здания с несколькими подъездами. Вымыть такую большую площадь нелегко, даже если это горизонтальная поверхность. Что уж говорить о высотных работах! Мытье же покрытий крайне необходимо по той причине, что в воздухе и атмосферной влаге содержатся микроскопические частицы грязи, которые под воздействием силы тяжести оседают на поверхности, постепенно создавая внушительный слой грязи.
Требования к внутренним и наружным краскам во многом отличаются, и это важно как для многоквартирных комплексов, так и для частных домостроений.
Во-первых, от фасадных красок ожидают длительного срока службы.
Во-вторых, желательно учитывать такую характеристику, как укрывистость, то есть способность краски покрыть ту или иную площадь. У разных материалов этот показатель может быть разным, и в конечном итоге краска, 1 кг которой стоит дороже, может оказаться выгоднее за счет того, что ею достаточно покрасить поверхность один раз, а не дважды.
Важна и способность покрытия «дышать», то есть пропускать пары воды, препятствуя тем самым разрушению стены под воздействием накопляющейся в ней влаги. Паропроницаемость определяется пористостью полимерной пленки готового покрытия.
Эффект лотоса
По поверхности, покрашенной обычной краской, капли не скатываются, а стекают, оставляя за собой грязные следы и потеки. При этом частицы пыли и грязи имеют большую площадь контакта с поверхностью. В итоге окрашенная стена постепенно загрязняется.
Покрытие, выполненное краской с эффектом лотоса, имеет микроструктуру поверхности, благодаря которой площадь контакта частиц пыли и грязи со стеной минимальна. Это многократно снижает связь их с поверхностью, а капли дождя быстро скатываются по стене, смывая все находящиеся на ней загрязнения. Подобное покрытие часто называют супергидрофобным, то есть ненамокаемым. Плюсом таких покрытий является сочетание вышеперечисленных свойств с высокой паропроницаемостью и эластичностью покрытия.
Впервые эффект листьев лотоса был открыт немецким профессором Вильгельмом Бартлоттом, а в области красок применение ему нашли специалисты немецкой фирмы ISP0. Они создали краски, которые получили название Lotusan. Позже эта фирма вошла в состав концерна ST0, и аналогичную краску можно найти под названием StoLotusan Color. Эффектом несмачиваемой поверхности, по заявлению производителей, обладают также краски Perlosan (MEFFERT).
Надо заметить, что эффект самоочищения в той или иной степени присущ, по сути, любым силиконовым покрытиям, в которых за счет введения пигментов-наполнителей создаются структуры из очень мелких частиц. Это позволяет значительно снизить возможность сцепления частиц грязи с поверхностью. Такими качествами обладают, например, покрытия Kivisil (Tikkurila), а также AmphiSilan-plus, ThermoSan и Amphibolin, составляющие систему Caparol Clean Concept. Эти краски имеют отличные водоотталкивающие свойства и в то же время обладают очень хорошей паропроницаемостью, что позволяет постоянно поддерживать покрытие сухим и чистым.
дождевой водой он значительно снижает загрязнение фасадов. В краски от Caparol добавляются вещества, препятствующие размягчению покрытия под воздействием солнечного излучения и влаги. Поверхность в результате перестает быть липкой и не загрязняется за счет «приклеивания» пыли.
Вслед за стекольщиками решением проблемы самоочищения занялись и производители оконных профилей. Так, немецкая марка КБЕ разработала ПВХ-профили с поверхностями, способными к самостоятельной очистке. Здесь также используется фотокаталитический метод. Под воздействием солнечного света в присутствии специально введенного производителем катализатора органические частицы грязи, попадающие на поверхность профиля, окисляются. Окисленные органические частицы и неорганическая грязь (пыль и песок) легко смываются с поверхности дождем или влагой, содержащейся в воздухе. В отличие от покрытий с эффектом лотоса таким оконным профилям, наоборот, придается свойство гидрофильное™. В результате вода стекает по поверхности не отдельными каплями, а сплошным потоком. Ограничением является то, что применять такие профили можно лишь с наружной стороны, поскольку в процессе самоочистки участвует солнечное излучение. Во всем остальном такие профили работают безо всяких ограничении в нашем климатическом районе.
И наконец, довольно интересный подход к чистоте предлагают нам новинки техники торговой марки AEG-Electrolux. При пользовании современной бытовой техникой на ней неизбежно остаются отпечатки пальцев. Если их не стирать, домашние помощники приобретают довольно неприглядный внешний вид. Теперь же специальное покрытие AFP (And Finger Print), применяемое для духовых шкафов из нержавеющей стали и посудомоечных машин, избавит вас от необходимости постоянного протирания видимых поверхностей. Оно хорошо противостоит образованию отпечатков пальцев и других загрязнений. Покрытие стойкое к химическому воздействию, так что грязь можно смело смывать любыми моющими средствами.
ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
Уникальная гидрофобность и “эффект лотоса”: история открытия
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.
Источник: http://www.nanometer.ru/
Автор: Гудилин Евгений Алексеевич
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
Краска с эффектом лотоса что это
Создание гидрофобных покрытий на основе эффекта лотоса
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Введение
Явление смачивания играет огромную роль в жизни многих растений и животных, помогая им как добывать влагу, так и защищаться от ее излишков. Например, водоплавающие животные и птицы умеют в буквальном смысле выходить сухими из воды, а колючки некоторых кактусов способны поглощать влагу прямо из воздуха. Человек всегда старался не отставать от братьев своих меньших, с древнейших времен используя законы природы в своей хозяйственной деятельности. В последние годы появился целый ряд новых многообещающих технологий, основанных на эффекте смачивания.
Благодаря нанотехнологиям появляются «умные вещи». Люди уже могут носить одежду и обувь, которые не пачкаются и не промокают, что существенно облегчает нам жизнь, это и определяет актуальность проводимого в работе исследования.
Объект нашего исследования – гидрофобные покрытия, предмет исследования – водонепроницаемость покрытий.
Цель работы – создание гидрофобных покрытий различными способами и проверка их водонепроницаемых свойств.
Гипотеза: узнав сущность эффекта лотоса, можно создать материал с особыми свойствами.
1) изучить и проанализировать литературу по теме исследования;
2) выяснить, что такое смачивание, эффект лотоса, в чем причина
несмачиваемости некоторых поверхностей;
3) сконструировать несмачиваемую шероховатую поверхность, имитирующую лист лотоса;
4) создать гидрофобные покрытия разными способами, проверить их водонепроницаемость.
Методы исследования:
Теоретический анализ литературы.
Новизна работы заключается в том, что в домашних условиях создана модель несмачиваемой шероховатой поверхности.
Глава 1. Эффект лотоса
1.1.Смачивание
Смачивание — физическое взаимодействие жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов:
иммерсионное (вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью);
контактное (состоит из трёх фаз — твердая, жидкая, газообразная)
Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия) [2,4].
Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:
молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;
молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.
Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания Ɵ (или краевой угол смачивания) — это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз. Он является характеристикой гидрофильности (гидрофобности) поверхности твердых тел (рис.1,2).
гидрофильная гидрофобная поверхность поверхность
Рис.1. Краевой угол смачивания Рис.2. Метод растекающейся капли:
Граничный контур (периметр основания капли) называется линией трехфазного контакта (ЛТК). Этот термин подчеркивает, что в смачивании участвуют три фазы: 1) твердое тело, 2) смачивающая жидкость, 3) фаза-«предшественник», которая находилась в контакте с твердой поверхностью до подвода жидкости.
Таким образом, для определения краевого угла смачивания необходимо измерить высоту капли h и диаметр ее основания d.
Эффект лотоса
Цветок лотоса 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.
Была чиста, как лотос.
Но как растению удается добиться такой сверхгидрофобности? «Эффект лотоса» [8] был открыт в семидесятых годах 20 века немецким ботаником, профессором Вильгельмом Бартлоттом. При помощи электронной микроскопии было обнаружено, что поверхность листа имеет особый рельеф в виде «шипов», образованных гидрофобными веществами (рис. 3). Капля воды на такой поверхности имеет малую площадь соприкосновения, не может удерживаться на ней и скатывается, унося с собой пыль, сажу, споры грибов и другие загрязнения поверхности, что и приводит к эффекту самоочищения. Так, для листьев лотоса площадь контакта капли воды и листа составляет менее 1% от всей площади капли, а контактный угол между поверхностями листа и капли может достигать 170° (супергидрофобная поверхность).
Рис.3. Поверхность листа лотоса под электронным микроскопом [3]
Несмачиваемые природные поверхности можно наблюдать у растений и насекомых. Это, например, листья настурции, аквилегии, крылья бабочек, волоски на теле водных жуков, ткани шёлковых гнёзд некоторых пауков. Оказалось, все дело в кутине – воскообразном веществе, состоящем из высших жирных кислот и эфиров. Это вещество располагается на поверхности листьев и цветков в виде своеобразных «шипов», которые и являют собой специфическую наноструктуру.
Под эффектом лотоса [9] (иначе superhydrophobicity; лотос-эффект; супергидрофобность) в настоящее время в науке понимают эффект практически полной несмачиваемости поверхности твердого тела жидкостью, возникающий из-за особенностей рельефа данной поверхности на микро- и наноуровне, приводящих к снижению площади контакта жидкости с поверхностью данного тела.
Практическое применение эффекта лотоса
Многие современные технологии основаны на результатах наблюдения за живой природой и заимствования у нее уникальных механизмов и принципов. Одним из примеров такого «сотрудничества» человека с природой является эффект лотоса.
Изучив условия, в которых проявляется эффект лотоса, ученые смогли объяснить, как он реализуется на наноуровне, создать материалы с такими же свойствами, как и самоочищающиеся поверхности растений.
Эффект лотоса, открытый профессором Вильгельмом Бартлоттом, вызвал огромный интерес во всем мире. За свои исследования профессор Бартлотт был неоднократно удостоен престижных наград за успехи в области науки.
Бартлотт сначала не видел в своем открытии коммерческой выгоды. Однако в 1980-х гг. он понял, что если удастся искусственно создать шероховатые воскообразные поверхности, то такой «искусственный лотос» может найти множество практических применений. Позднее он запатентовал идею создания поверхностей с приподнятыми микроскопическими участками, которые будут делать ее самоочищающейся, и зарегистрировал торговую марку Lotus Effect («эффект лотоса»).
Придание поверхностям изделий свойств сверхгидрофобности с помощью «эффекта лотоса» было нелегким делом. Гидрофобность — это свойство отталкивания. Но вещество, которое отталкивает все, нужно заставить сцепляться с изделием. Тем не менее к началу 1990-х гг. Бартлотт сумел создать ложку для меда с самодельным микрошероховатым силиконовым покрытием, которое позволяло жидкости стекать с данного прибора, не оставляя следов. Эта ложка в итоге убедила некоторые крупные химические компании в перспективности идеи Бартлотта, и вскоре они нашли больше возможностей использовать его открытие. Lotus Effect стал в Германии бытовой маркой. В октябре 2007 г. журнал Wirtschaftswoche назвал его в числе 50 наиболее значительных немецких изобретений последних лет.
Есть множество примеров, демонстрирующих широкое применение технологий на основе «эффекта лотоса», но большинство из них относятся к созданию специальных покрытий для автомобилей – для корпуса, окон, пропитки тентов и пр. Нанотехнологии на основе этого явления помогли увеличить срок эксплуатации автомобильных покрытий, защитить внешний вид автомобиля от постоянных угроз внешней среды [10].
Одним из примеров применения «эффекта лотоса» стал продукт компании «Дуалес Систем Дойчланд АГ», который она продемонстрировала еще в 2000 году на всемирной выставке в Ганновере. Это была автомобильная краска, способная к самоочищению под воздействием обычной воды, причем отличный результат достигается даже при сильном загрязнении. Развитие нанотехнологий позволило усовершенствовать способы очистки поверхности авто: сейчас уже существуют особые составы, которые распыляются на поверхность и растираются тканью. Они не только удаляют грязь, но и покрывают поверхность слоем самоочищающегося вещества, которое действует в течение многих месяцев.
Еще одним достижением развития нанотехнологий стало создание экологически безопасных красок. Дело в том, что обычные краски содержат в составе растворители, которые во время сушки загрязняют окружающую среду. После изобретения новых порошковых веществ эта проблема была решена: такие порошковые краски не содержат вредоносных органических соединений. Фирма Nanovere сумела создать краску, обладающую сразу двумя полезными свойствами: способностью к самоочищению и стойкостью к царапинам и повреждениям. Продукт получил название Zyvere 2K Nanocoating и прошел все испытания в естественных условиях «на отлично». Еще одно изобретение, покрытие на основе наночастиц диоксида кремния, способно снизить появление царапин на 53%, а возникновение загрязнений – на 60% за счет описанного выше «эффекта лотоса». Такое нанопокрытие применяют для кузовов автомобиля, нанесения на колесные диски, поверхности судов и самолетов.
Важным шагом стало также изобретение гидрофобных покрытий для стекол в автомобилях, которые постоянно подвергаются действию воды и грязи, а потому становятся мутными и ухудшают обзор. Такие покрытия основаны на уменьшении площади соприкосновения капель воды с поверхностью стекла, что позволяет воде стекать, не оставляя подтеков и загрязнений. Использование таких веществ для стекол имеет массу преимуществ. Любые загрязнения: снег, дождь, пыль, смолы, капли масла, насекомые – легко удаляются даже потоком воздуха при движении автомобиля или, в более экстремальных условиях, «дворниками».
Эффект лотоса нашел свое применение не только в автомобильной промышленности. Сегодня уже создано множество материалов, способных к самоочищению, обладающих гидрофобными свойствами, например, водоотталкивающие краски для фасадов, покрытия для поездов, незапотевающие стекла, непромокающая одежда и т.д. Одно из недавних достижений в текстильной промышленности – создание непромокаемой хлопчатобумажной ткани, не теряющей своих свойств после 250 стирок. Ее получают, пропитывая ткань коммерчески доступным фторированным акрилатным мономером с последующим облучением гамма-лучами, вызывающим полимеризацию мономера прямо на волокнах ткани. Получается покрытие, в котором хлопок связан с полимером. Полимер предотвращает впитывание воды, вода собирается в капли, которые, скатываясь с ткани, собирают и уносят с собой пылинки и загрязнения. Развитие нанотехнологий и продолжение изучения их возможностей способно в перспективе принести человечеству еще множество удачных изобретений.
Выводы по главе 1
Нами была проанализирована литература по теме исследования, изучен эффект лотоса, возможности его применения.
Глава 2. Создание гидрофобных покрытий
2.1. Создание несмачиваемой шероховатой поверхности
Попытаемся в домашних условиях создать несмачиваемую шероховатую поверхность. Мы должны обеспечить минимальный контакт жидкости с твердым телом. Для этого подойдут лезвия для бритвы [1].
Возьмем сотню лезвий для бритвы, тщательно отмоем их, нагреем в духовке до температуры около 100˚С. Расплавим в фарфоровой чашке парафин. Каждое лезвие окунем в расплав, дадим излишкам парафина стечь на фильтровальную бумагу так, чтобы острие касалось ее поверхности. Соберем напарафиненные лезвия в стопку толщиной около 1 см, подровняем, зажмем в тисках лезвиями вверх. У нас получилась микрошероховатая поверхность.
2.2. Создание непромокаемой ткани на основе эффекта лотоса
Для создания непромокаемой ткани берем хлопковую ткань, пропитаем ее растворами специальных веществ [3,5,6,7], высушим образцы на воздухе.
Для получения непромокаемой ткани вымачиваем в течение дня материал в холодном растворе ацетата кальция. Для его получения растворили кусочки мела в столовом уксусе до прекращения выделения пузырьков углекислого газа. Слили раствор с осадка, разбавили его водой вдвое. Ткань отжали, высушили при температуре 60˚С. Затем положили в мыльный раствор, состоящий из 10 г мыла и 200 мл воды, снова отжали, высушили при температуре 40˚С. Опять погрузили в раствор ацетата кальция, отжали, высушили.
В 1 л воды растворили при легком помешивании 30 г мыла, нагревая раствор до 60-70˚С. В теплый раствор погрузили обрабатываемый материал. Через 20-30 мин достали его, слегка прополоскали холодной водой, погрузили на 20-30 мин в теплый 8-10% раствор алюмокалиевых квасцов. Затем материал хорошо промыли в холодной воде, опять погрузили на 10-15 мин в теплый раствор мыла и на 10-15 мин в раствор квасцов.
Растворили в металлической бане 20 г клея ПВА, 20 г мыла в 200 мл кипящей воды. Добавили к раствору 30 г алюмокалиевых квасцов. Когда смесь остыла примерно до 30˚С, погрузили в нее с помощью пинцета и стеклянной палочки ткань. Перемешали ткань в смеси в течение 10 мин для получения более качественного покрытия. Промыли ткань холодной водой, высушили на воздухе.
Обработали ткань водоотталкивающей пропиткой для текстиля «Liquid Tex Protection» по инструкции, предложенной на баллончике.
Обработали ткань универсальной водоотталкивающей пропиткой «Twist» по инструкции, предложенной на баллончике.
Информация о составе каждой пропитки, купленной в магазине, приведена в приложении 1.
2.3. Проверка гидрофобности каждой поверхности
На образец ткани, приготовленный по каждому из способов, нанесли капли. Определили высоту и диаметр капли (взяли средние значения), рассчитали по формуле (1). Результаты занесли в таблицу 1.