Superhidrofobiskas virsmas pašattīrīšanās efekts

Mitrināmība ir svarīga cietās virsmas īpašība, ko nosaka virsmas ķīmiskais sastāvs un morfoloģija. Super-hidrofils un super hidrofobs virsmas raksturlielumi ir galvenais invazīvo pētījumu saturs. Superhidrofobs (ūdeni atgrūdošs) virsmas gēnsrally attiecas uz virsmu, kuras saskares leņķis starp ūdeni un virsmu ir lielāks par 150 grādiem. Cilvēkiem zināmā superhidrofobā virsma galvenokārt ir no augu lapām – lotosa lapu virsma, “pašattīrīšanās” fenomens. Piemēram, uz lotosa lapas virsmas var ripot ūdens pilieni, pat ja daļa notekūdeņu ieplūst lapā, tas neatstās traipu uz lapām. Šādas nekrāsotas lotosa lapu īpašības sauc par “pašattīrīšanās” efektu.

Lotosa efekts – Superhidrofobs princips

Lai gan lotosa lapu virsmas “pašattīrīšanās” efekts cilvēkiem bija zināms jau ļoti agri, taču nav spējis izprast lotosa lapu virsmas noslēpumu. Līdz 1990. gadiem divi vācu zinātnieki pirmo reizi ar skenējošo elektronu mikroskopu novēroja lotosa lapas virsmas mikrostruktūru, ka “pašattīrīšanās” efektu izraisa mikronu mastoīds un lotosa lapas virsmas vasks uz virsmas. Pēc tam zinātnieki padziļināti analizēja lotosa lapas mikronu struktūras virsmu un atklāja, ka lotosa lapas virsmas mastoīdā ir nanostruktūras, savukārt šī dubultā mikrona un nano struktūras struktūra ir “pašattīrīšanās” pamatā. lotosa lapas virsma.

Kāpēc šāda “raupja” virsma var radīt superhidrofobu

Hidrofobām cietām virsmām, ja virsmai ir niecīgi izvirzījumi, daļa gaisa "noplūstu" starp ūdeni un cietām virsmām, kā rezultātā ūdens pilieni lielākoties nonāk saskarē ar gaisu, bet tiešs kontakts ar cietajām virsmām ir ļoti liels. samazinās. Tā kā ūdens pilienu virsmas spraigums ir tāds, ka raupja virsma ir tuvu sfēriskai, saskares leņķis ir līdz 150 grādiem, un ūdens pilieni uz virsmas var brīvi ripot.

Pat tad, ja uz virsmas ir dažas netīrās lietas, tās ripinās prom, tāpēc virsmai būs “pašattīrīšanās” spēja. Šo virsmu, kuras saskares leņķis ir lielāks par 150 grādiem, sauc par “superhidrofobu virsmu”, un gēna saskares leņķi.ral hidrofobā virsma ir tikai lielāka par 90 grādiem.

In natural pasaulē, izņemot to, ka lotosa lapai ir "pašattīrīšanās" spēja, ir arī citi, piemēram, rīsi, taro augi un spalvas, piemēram, putni. Šī "pašattīrīšanās" efekta īpašā nozīme ir papildus tīrīšanas virsmas uzturēšanai. , kā arī patogēnu invāzijas novēršanai. Jo pat ar patogēnu līdz lapas virsmai tas tiks nomazgāts. Tātad pat lotosa augam, kas aug “netīrā” vidē, nav viegli saslimt, ļoti svarīgs iemesls ir šī pašattīrīšanās spēja.