Супергидрофобные материалы имеют огромное значение для авиационной промышленности и других технических областей применения. Теперь исследователи выяснили, как специально создавать жёсткие поверхности из таких материалов, обучая капли воды «прыгать».
В своём последнем исследовании учёные изучали поведение капель воды на поверхностях. Они помещали каплю размером в один миллиметр на специально обработанную твёрдую кремниевую поверхность, а затем постепенно снижали давление воздуха в экспериментальной камере, снимая каплю на высокоскоростную камеру.
Сначала капля неподвижно лежала на поверхности. При давлении, составляющем примерно одну двадцатую от нормального атмосферного давления, она подпрыгивала вверх и вниз, с каждым разом поднимаясь всё выше.
Чтобы понять, откуда исходит сила, учёные провели детальный анализ движения капли с помощью тепловизионной камеры. Они обнаружили, что для явления трамплинирования необходимы сочетание естественного испарения воды и микроструктура поверхности материала.
Однако суть проблемы заключается в самой поверхности. Она должна быть шероховатой, чтобы капля не прилипала к ней. Но она не должна быть слишком шероховатой, иначе водяной пар будет слишком быстро выходить через поры и трещины на поверхности.
«На основании результатов нашего исследования мы можем сделать вывод о том, какими свойствами должны обладать поверхности, чтобы они эффективно отталкивали воду и лёд, а затем спроектировать их соответствующим образом», — сказал Димос Пуликакос, один из исследователей, в пресс-релизе.
Полученные результаты могут иметь огромное значение для разработки материалов с супергидрофобными свойствами. Это может помочь избежать необходимости очищать крылья самолётов от наледи и создать линии электропередачи, не подверженные обледенению.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.