СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ СУПЕРГИДРОФОБНЫХ ПОКРЫТИЙ

АННОТАЦИЯ

Были рассмотрены несколько способов получение супергидрофобных покрытий, а также обсуждены области применения и проблемы, которые данные материалы могут решить.

Ключевые слова: супергидрофобные покрытия, гидрофобность.

Введение

Супергидрофобные покрытия являются перспективным направлением в материаловедении. Это обусловлено прежде всего их неординарными свойствами, а именно: высокая коррозионная стойкость, антиобледенение, самоочистка и пр. Супергидрофобные материалы обладают высокой практической ценностью, ввиду того что они имеют широкий спектр применения, благодаря своим свойствам. Именно поэтому, по всему миру идут активные исследования и разработки методов получения супергидрофобных материалов. Существует множество способов и методов, которые позволяют получать супергидрофобные покрытия, рассмотрим некоторые из них.

Золь-гель технология [3]: основана на изменении морфологии поверхности с помощью коллоидных растворов (кремнезолей) и высокодисперсных веществ (аэросилов). Существует три способа нанесения таких покрытий: окунание, распыление и электрофоретическое осаждение. Правда покрытия, образованные таким способом, имеет низкую адгезию к поверхности, что можно исправить, если сначала поверхность подвергнуть плазменному электролитическому оксидированию, а уже после использовать один из трёх способов нанесения покрытия. Метод позволяет контролировать на наноуровне структуру супергидрофобного покрытия.

Электронно-лучевое диспергирование (ЭЛД) в вакууме [4]: основано на осаждение полимера из газовой фазы с помощью электронно-лучевой пушки. Метод позволяет наращивать новые слои вещества, обладающие своим рельефом, а, следовательно, это даёт возможность изменять шероховатость поверхности, что приводит к изменению краевого угла смачивания.

Электроосаждение с последующей гидрофобизацией [1; 5]: основано на электролизе водных растворов солей металлов. Изменяя параметры электролиза, такие как: сила тока, концентрация и время проведения, можно получать разнообразные развитые структуры осаждаемого металла, что приводит к увеличению краевого угла смачивания.

Химическое травление с последующей гидрофобизацией [2]: основой данного метода является процесс травления, который изменяет рельеф металлической поверхности, что позволяет, при модификации глицидилметакрилатом и фторалкилметакрилатом, достигать высоких значений краевых углов.

Исходя из свойств супергидрофобных покрытий можно сказать, что они очень полезны в качестве противообледенительного средства. Так, например, налипание снега и льда на проводах и опорах линии электропередач – большая проблема. Для борьбы с обледенением люди используют механический метод – простую уборку образовавшегося льда, но такой способ подразумевает нарушение режима работы линии электропередач. К тому же такой метод лишь устраняет последствия, а не саму причину. Можно прибегнуть к другому способу, например, повысить температуру проводов вследствие повышения их сопротивления, но это в свою очередь повлечёт за собой потерю электроэнергии.

В последние годы для борьбы с обледенением стали использовать растворы, которые имеют более низкую температуру замерзания по сравнению с температурой замерзания воды. Такие растворы хороши в дорожном хозяйстве, но для линий электропередач малоэффективны, ввиду их маленького срока действия и необходимости постоянно наносить раствор на несколько километров проводов, что попросту не имеет никакого смысла.

Также большой проблемой является обледенение летательных аппаратов, в частности самолётов, из-за того, что образование льда приводит к изменению формы самого самолёта и, следовательно, ведёт к уменьшению аэродинамики и управляемости. Опасно обледенение ещё потому, что лёд может нарушить работу навигационных приборов, двигателей и т.д. Если же линии электропередач и обшивку самолёта покрыть супергидрофобным покрытием, то обледенение больше не будет являться проблемой. Ведь благодаря супергидрофобному покрытию возможно предотвратить образование зародышей кристаллов льда и рост уже сформировавшихся кристаллов. Также из-за того, что супергидрофобное покрытие обладает малыми значениями поверхностной энергии, то и способность к образованию адгезионных связей будет не велика, следовательно, даже если кристаллам льда удастся образоваться, то лёд просто сам «отлипнет», вследствие малой адгезии.

Заключение

Таким образом, для получения супергидрофобных покрытий существует большое количество методов, что говорит о актуальности поиска наиболее эффективного и удобно способа получения супергидрофобных покрытий.

Список литературы:

1. Влияние параметров электроосаждения и состава электролита на супергидрофобные свойства цинковых покрытий / И. Г. Ботрякова, В. Г. Глухов, Н. А. Поляков // Успехи в химии и химической технологии. – 2021. – Т. 35, № 5(240). – С. 68-69. – EDN KUJSIJ.
2. Влияние состава привитых сополимеров фторалкилметакрилатов на устойчивость супергидрофобного состояния поверхности нержавеющей стали / В. В. Климов, Е. В. Брюзгин, В. О. Харламов [и др.] // Высокомолекулярные соединения. Серия Б. – 2019. – Т. 61, № 6. – С. 439-449. – DOI 10.1134/S2308113919060068. – EDN CHJITT.
3. Золь-гель синтез и исследование гидрофобности покрытий, полученных с использованием модифицированных аэросилов / Т. В. Хамова, О. А. Шилова, Л. Н. Красильникова [и др.] // Физика и химия стекла. – 2016. – Т. 42, № 2. – С. 273-283. – EDN XHBMJH.
4. Формирование на поверхности трековых мембран гидрофобных и супергидрофобных наноразмерных покрытий методом электронно-лучевого диспергирования полимеров в вакууме / Л. И. Кравец, М. А. Ярмоленко, А. А. Рогачев [и др.] // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. – 2018. – Т. 18, № 1. – С. 89-92. – EDN YSEZRZ.
5. Weizhi Zhang, Dandan Liao, Dezhi Tang, Enhou Han, Jun Wang/ Study on corrosion behavior of Ni–P/Ni–Cu–P superhydrophobic composite coatings preparation on L360 steel by two-step method//Journal of Materials Research and Technology - Volume 23 - 2023 - Pages 3035-3047 - ISSN 2238-7854