Рідини не затримуються. У США створили покриття, до якого не прилипає гаряча кава, молоко та суп

Про це пише видання Interesting Engineering.

Йдеться про так зване MISH-покриття. Воно не дає рідинам затримуватися на поверхні навіть тоді, коли їхня температура сягає приблизно 90 градусів Цельсія. Зазвичай супергідрофобні матеріали, які добре відштовхують воду, втрачають цю здатність уже при 40 градусах Цельсія. У такому разі гарячі краплі починають прилипати, проникати в мікротекстуру поверхні та залишати вологі плями.

Читайте также: Вперше у світі. Квантово-натхненний комп’ютер оптимізації встановили на мобільного робота

Дослідники вирішили проблему, змінивши не лише хімічний склад і текстуру матеріалу, а й підхід до теплопередачі. Вони створили двошарову систему. Нижній шар — це теплоізоляційна поліуретанова піна, яку наносять розпиленням. Верхній шар — мікротекстуроване водовідштовхувальне покриття, доступне у продажу.

Ізоляційний шар уповільнює передачу тепла від гарячої краплі до поверхні. Це зменшує процеси випаровування та повторної конденсації, які зазвичай руйнують повітряні кишені в текстурі матеріалу і призводять до втрати водовідштовхувальних властивостей. Менше конденсату означає менше рідинних«містків», через які крапля може закріпитися на поверхні. Завдяки цьому навіть майже киплячі краплі продовжують скочуватися.

Один з авторів дослідження Деніел Престон пояснив, що ізоляційний шар зменшує охолодження гарячої краплі в місці контакту, а це скорочує цикли випаровування і конденсації, які зазвичай заповнюють текстуру поверхні вологою. За його словами, раніше подібні рішення були складними і могли коштувати у тисячі разів дорожче. Він також зазначив, що технологію перевірили не лише в лабораторії, а й у реальних умовах — на великих і вигнутих поверхнях, зокрема на трубах, чашах та промисловому обладнанні.

Під час випробувань зразки покриття протягом тижня піддавали дії майже двох мільйонів гарячих крапель. Звичайні покриття втрачали свої властивості майже одразу. Поверхні з MISH, особливо з товстішим ізоляційним шаром, зберігали водовідштовхувальні властивості понад 80 годин — це приблизно мільйон ударів крапель — і лише після цього починали поступово зношуватися.

Читайте также: Кінець епохи: перший трансатлантичний оптоволоконний кабель підняли після 37 років перебування на морському дні

Слабким місцем виявився не сам принцип, а верхній шар із комерційного матеріалу. Дослідники зазначають, що за використання більш міцного зовнішнього шару покриття може працювати ще довше.

Команда також перевіряла поверхні струменями гарячої води, щоб відтворити бризки та безперервний контакт із рідиною. Покриття нанесли на великі металеві пластини, вигнуті труби та випробували з гарячим молоком, кавою і гороховим супом. Після цього на оброблених поверхнях залишалося менш ніж 1 відсоток залишків рідини. Для порівняння, на стандартних покриттях цей показник перевищував 31 відсоток.

Престон зазначив, що команда бачить значний потенціал для застосування технології, але планує вдосконалити її, зокрема розробити більш стійкі до температури та зношування верхні шари й нові архітектури покриттів. За його словами, якщо гарячі рідини не прилипають до поверхні, це допомагає уникнути багатьох подальших проблем і дозволяє матеріалам працювати так, як було задумано, навіть у складних умовах.