Superhidrofobinio paviršiaus savaime išsivalantis poveikis

Drėkinamumas yra svarbi kieto paviršiaus savybė, kurią lemia paviršiaus cheminė sudėtis ir morfologija. Super hidrofilinis ir super hidrofobinis paviršiaus charakteristikos yra pagrindinis invazinių tyrimų turinys. Superhidrofobinis (vandenį atstumiantis) paviršiaus genasrally reiškia paviršių, kurio sąlyčio kampas tarp vandens ir paviršiaus yra didesnis nei 150 laipsnių. Superhidrofobinį paviršių žmonės žino daugiausia iš augalų lapų – lotoso lapų paviršiaus, „savaiminio išsivalymo“ reiškinio. Pavyzdžiui, lotoso lapo paviršiuje gali riedėti vandens lašeliai, net jei dalis kanalizacijos vandens įpiltų į lapą, tai nepaliks dėmės ant lapų. Tokios nedažytos lotoso lapų savybės vadinamos „savaiminio išsivalymo“ efektu.

Lotoso efektas – Super hidrofobinis principas

Nors žmonės labai anksti žinojo apie lotoso lapų paviršiaus „savaiminio išsivalymo“ efektą, tačiau nesugebėjo suprasti lotoso lapų paviršiaus paslapties. Iki dešimtojo dešimtmečio du vokiečių mokslininkai skenuojančiu elektroniniu mikroskopu pirmą kartą pastebėjo lotoso lapų paviršiaus mikrostruktūrą, kad „savaiminio išsivalymo“ efektą sukelia mikronų mastoidas ir lotoso lapų paviršiaus vaškas ant paviršiaus. Vėliau mokslininkai nuodugniai ištyrė lotoso lapo mikronų struktūros paviršių ir nustatė, kad lotoso lapo paviršiaus mastoiduose yra nanostruktūrų, o ši dviguba mikronų ir nanostruktūrų struktūra yra pagrindinė „savaiminio išsivalymo“ priežastis. lotoso lapo paviršius.

Kodėl toks „šiurkštus“ paviršius gali sukelti superhidrofobinį poveikį

Hidrofobinio kieto paviršiaus atveju, kai paviršius turi mažus išsikišimus, dalis oro „išeitų“ tarp vandens ir kietų paviršių, todėl vandens lašai dažniausiai liečiasi su oru, tačiau labai stiprus tiesioginis kontaktas su kietais paviršiais. mažėja. Kadangi vandens lašelių paviršiaus įtempimas yra toks, kad grublėtas paviršius būtų artimas sferiniam, kontaktinis kampas yra iki 150 laipsnių, o vandens lašai ant paviršiaus gali laisvai riedėti.

Net kai ant paviršiaus yra nešvarumų, jie nukris, todėl paviršius galės „savaime išsivalyti“. Šis paviršius, kurio kontaktinis kampas didesnis nei 150 laipsnių, vadinamas „superhidrofobiniu paviršiumi“, o geno kontakto kampas.ral hidrofobinis paviršius yra tik didesnis nei 90 laipsnių.

Gamtojeral pasaulyje, išskyrus tai, kad lotoso lapas turi „savaiminio išsivalymo“ galimybę, yra ir kitų, tokių kaip ryžiai, taro augalai ir plunksnos kaip paukščiai. Ypatinga šio „savaiminio išsivalymo“ efekto reikšmė yra ne tik valomo paviršiaus palaikymas. , taip pat patogenų invazijos prevencijai. Nes net patogenui patekus į lapo paviršių, jis bus nuplautas. Taigi net ir „nešvarioje“ aplinkoje augančiam lotosui nėra lengva susirgti, labai svarbi priežastis yra ši savaiminio išsivalymo galimybė.