Новое покрытие отталкивает все: от воды до арахисового масла

Coatings Today
04.05.2018 317

На продвинутой стадии развития технологии, которая могла бы обеспечить защиту от грязи экранам телефонов, кухонным стойкам, объективам камер и множеству других бытовых предметов, исследователь-материаловед Мичиганского университета представил гладкое, прочное, прозрачное покрытие, которое легко отталкивает воду, масла, спирты и даже арахисовое масло.

Это одно из последних покрытий в серии прорывов в области покрытий лаборатории Аниша Тутея, доцента материаловедения и технологии материалов Мичиганского университета. В терминологии материаловедение это покрытие прозвали «омнифобным» (не смачиваемым) благодаря его способность отталкивать почти все известные жидкости. Команда учёных и раньше предпринимала попытки произвести долговечное покрытие, которое сможет отталкивать лёд и воду – хрупкое омнифобное покрытие. Новое же покрытие является первым прочным и прозрачным, а также легко наносимым практически на любую поверхность.

Учёные рассматривают своё изобретение, как средство защиты от загрязнения поверхности, как в домашних условиях, так и в производственных помещениях. Например, оно может работать на компьютерных дисплеях, столах, полах и стенах.

Аниш Тутея поделился: «У меня самого дома двухлетний ребенок, поэтому для меня этот конкретный проект – не просто наука. Я возлагаю большие надежды на то, как наш проект может сделать наши дома и, например, детски сады, более чистыми. Конечно, мы также рассматриваем множество возможных применений и в промышленности».

Новое покрытие является последним достижением системного подхода команды, которое противоречит традиционному, по большей части экспериментальному, подходу материаловедения. Сопоставляя основные свойства обширного набора веществ, учёные могут математически предсказать, как будет вести себя любые два, если будут объединены. Это позволяет им придумывать почти бесконечное разнообразие комбинаций со специально подобранными свойствами.

Раньше исследователи могли взять очень прочное вещество и очень водоотталкивающее вещество и смешать их вместе, но это не гарантировало получение прочного и водоотталкивающего покрытия одновременно.

Со временем они обнаружили, что намного важнее долговечности и отталкивающей способности – это свойство, называемое «частичная смешиваемость», или способность двух веществ смешиваться правильным образом. Так, химикаты, которые хорошо сыгрываются, совместно создают гораздо более прочный продукт, даже если они менее прочны по отдельности.

Что касается конкретно нового покрытия, особую проблему представляла доработка совместимости веществ и их способности смешиваться. Для создания универсального покрытия, которое является оптически прозрачным и достаточно гладким для того, чтобы отталкивать масла и спирты, команде было необходимо найти ингредиент, который являлся бы одновременно и отталкивающим, и связующим с точно необходимым количеством взаиморастворимости, и обладал способностью присоединиться к широкому спектру поверхностей. Они также требовали от покрытия, чтобы оно оставалось гладким во время обработки и сушки.

                                                     

Отталкивать воду могут и шероховатые поверхности, создающие крошечные ямы  между водой и поверхностью, но такие поверхности не всегда способны отталкивать масла или спирты из-за их более низкого   поверхностного натяжения (жидкости). Была необходима очень гладкая поверхность, которая как можно меньше взаимодействует с различными жидкостями, а также нужны были ингредиенты, которые очень хорошо смешиваются, потому что слишком большое фазовое разделение между ингредиентами будет рассеивать свет.

В конечном счете, команда обнаружила, что смесь фторированного полиуретана и специальной водоотталкивающей молекулы, называемой F-POSS, справится с этой задачей. Их рецепт представляет собой смесь, которую можно напылять, намазывать, пропитывать или наматывать на широкий спектр поверхностей, где она плотно связывается. Хотя поверхность и можно поцарапать острым предметом, она долговечна в повседневном использовании. Кроме того, его чрезвычайно точный уровень фазового разделения делает его оптически прозрачным.        

Водоотталкивающее средство и связующее вещество смешиваются достаточно хорошо, чтобы создать прозрачное покрытие, но между ними происходит очень небольшое фазовое разделение. Это разделение позволяет F-POSS некоторым образом всплыть на поверхность и обеспечить хороший отталкивающий слой.

Учёные полагают, что покрытие будет недорогим к тому времени, как он достигнет массового рынка. Фторированный полиуретан уже является недорогим, распространённым ингредиентом, и в то время как F-POSS сегодня встречается намного реже и потом дороже, производители в настоящее время наращивают его объёмы для массового производства, что должно значительно снизить его стоимость.

Исследовательская группа также проводит дальнейшие исследования, чтобы гарантировать, не токсичность покрытия для использования в таких местах, как детские сады. По некоторым оценкам, покрытие может выйти на рынок в течение следующих двух лет, а разработчики считают, что защитные покрытия для детей – это только начало.

Покрытие также может использоваться в области охлаждения, выработки электроэнергии и нефтепереработки – всех отраслей промышленности, которые зависят от конденсации жидкостей. Новое покрытие может позволить оборудованию быстрее избавляться от конденсированной воды и химикатов, повышая эффективность до 20%. Это кардинальная перемена для этих отраслей, которые являются одними из наиболее активных потребителей энергии и крупнейших производителей в мире.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Согласно прогнозам, рынок автомобильных покрытий превысит 28 миллиардов $ к 2022 г.
Согласно прогнозам, рынок автомобильных покрытий превысит 28 миллиардов $ к 2022 г.
Селбивилл, штат Делавэр – согласно недавно проведенному исследованию компании Global Market Insights Inc., рынок автомобильных…
Coatings Today
09.01.2019
236
AkzoNobel признана лучшим работодателем Европы
AkzoNobel признана лучшим работодателем Европы
Компания AkzoNobel была признана ведущим европейским работодателем по версии Top Employers Institute по итогам последнего…
01.02.2022
408
Пост-релиз: Итоги выставки «Интерлакокраска-2018»
Пост-релиз: Итоги выставки «Интерлакокраска-2018»
С 27 февраля по 2 марта 2018 года в Центральном выставочном комплексе «Экспоцентр» проходила 22-я…
Coatings Today
03.04.2018
253
Обучение в старших классах способствует развитию сферы порошковых покрытий
Обучение в старших классах способствует развитию сферы порошковых покрытий
Согласно данным газеты Kokomo Tribune, новое оборудование включает в себя плазменный станок для прецизионной резки,…
Coatings Today
31.03.2019
287
Вспучивающееся огнезащитное покрытие для стали
Вспучивающееся огнезащитное покрытие для стали
Ученые сообщают о разработке вспучивающихся огнезащитных покрытий с использованием эпоксидной, алкидной, акриловой, силиконовой и гибридной…
Coatings Today
07.01.2021
167
Упрочненные пленки на основе изолята соевого белка
Упрочненные пленки на основе изолята соевого белка
В новой работе были получены экологически чистые пленки на основе изолята соевого белка, усиленные водорастворимой…
03.03.2022
380
15-я международная специализированная выставка «КОМПОЗИТ-ЭКСПО»
15-я международная специализированная выставка «КОМПОЗИТ-ЭКСПО»
С 28 по 30 марта 2023 года Выставочная Компания «Мир-Экспо» проводит 15-ю Международную специализированную выставку…
31.10.2022
35
Инновационное покрытие для автономных транспортных средств на конгрессе SURCAR 2021
Инновационное покрытие для автономных транспортных средств на конгрессе SURCAR 2021
БАЗЕЛЬ, Швейцария – 3 июля, 2021 – Компания Axalta (NYSE: AXTA), ведущий мировой производитель жидких…
Coatings Today
05.07.2021
160
Покрытия для противопожарной защиты грандиозного стадиона «Тоттенхэм Хотспур»
Покрытия для противопожарной защиты грандиозного стадиона «Тоттенхэм Хотспур»
Покрытия от компании Sherwin-Williams были выбраны для противопожарной защиты стальных конструкций нового стадиона "Тоттенхэм Хотспур",…
Coatings Today
12.02.2020
309