Понад 5 тисяч циклів. Вчені створили матеріал, що відштовхує рідини та витримує екстремальні розтягнення

Про це пише видання Interesting Engineering.

Замість хімічних покриттів дослідники використовували лазерну абляцію — метод, коли лазером створюють мікроструктури на поверхні матеріалу. Завдяки цьому відпала потреба в агресивних розчинниках.

Читайте также: Знахідка в Австралії. Металошукач виявив рідкісну японську монету XIX століття

Матеріал зберігає свої властивості навіть при розтягуванні у п’ять разів від початкової довжини та після понад 5 тисяч циклів розтягування та стискання. Це означає, що його можна тягнути, згинати та скручувати без втрати здатності відштовхувати рідини.

«Суперомніфобні матеріали можуть відштовхувати практично будь-яку рідину — від води до сильних кислот і лугів», — пояснює Арун Кумар Кота, доцент механіки та аерокосмічної інженерії в NC State.

Вони корисні у різних сферах, зокрема у м’якій робототехніці, де матеріали мають витримувати складні умови та змінювати форму.

Раніше такі поверхні створювали, розпилюючи на матеріал наночастинки в розчиннику. Покриття ставало шорстким і не давало рідинам прилипати. Однак при сильному розтягуванні покриття відшаровувалося, що обмежувало його використання.

Щоб вирішити цю проблему, команда Коти спершу додавала мікроколонки на поверхню перед нанесенням покриття. Але у новому дослідженні покриття взагалі не використовували. «Ми замість розпилення застосували лазер, який формує і мікроколонки, і шорстку поверхню, що створює суперомніфобність», — пояснює Кота.

Читайте также: Зубна щітка проти деменції. Гігієна ротової порожнини запобігає 50 системним хворобам

Для налаштування лазера — потужності, швидкості та частоти імпульсів — вчені використали машинне навчання. Модель допомагала знаходити оптимальні параметри без довгих спроб і помилок.

Процес протестували на еластомері, модифікованому фторкарбоновим силаном для кращої водовідштовхуваності. Матеріал залишався суперомніфобним при 400% розтягненні та після понад 5 тисяч циклів. Дослідники також аналізували, як розтягнення впливає на кути контакту, тиск і ковзання рідин по поверхні.

«Ми створили платформу для виготовлення наделастичних суперомніфобних матеріалів без хімічних розчинників і без сотень тисяч експериментів», — каже Кота.

За словами дослідників, така технологія може використовуватися для штучної шкіри, м’яких роботів, носимої електроніки та захисних текстильних покриттів у складних умовах.