vestichИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия химических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Chemical Series1561-83312524-2342The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8331-2019-55-3-309-317vestich-408Research ArticleСтатьиСмачивание изотропных микротекстур, сформированных на поверхности стекла и алюминияWetting of isotropic mickrotextures formed on the surface of glass and aluminiumКошеварВ. Д.KoshevarV. D.

Кошевар Василий Дмитриевич – д-р хим. наук, профессор, зав. отделом коллоидной химии лиофобных систем

Vasiliy D. Koshevar – D. Sc. (Chemistry), Professor, Head of the Department of Colloidal Chemistry of Lyophobic Systems

koshevar@igic.bas-net.byКажуроИ. П.KazhuroI. P.

Кажуро Ирина Павловна – канд. хим. наук, ст. науч. сотрудник

Iryna P. Kazhuro – Ph. D. (Chemistry), Senior Researcher

kair_770@mail.ruШкадрецоваВ. Г.ShkadrecovaV. G.

Шкадрецова Валентина Георгиевна – науч. сотрудник

ул. Cурганова, 9/1, 220072, Минск

Valentine G. Shkadretsova – Researcher

shvg@igic.bas-net.byПисьменскаяА. С.PismenskayaA. S.

Письменская Александра Сергеевна – мл. науч. сотрудник

ул. Cурганова, 9/1, 220072, Минск

Alexandra S. Pismenskaya – Junior Researcher

9/1, Surganov Str., 220072, Minsk

Институт общей и неорганической химии Национальной академии наук БеларусиInstitute of General and Inorganic Chemistry of the National Academy of Sciences of Belarus201912092019553309317Copyright © Кошевар В.Д., Кажуро И.П., Шкадрецова В.Г., Письменская А.С., 20192019Кошевар В.Д., Кажуро И.П., Шкадрецова В.Г., Письменская А.С.Koshevar V.D., Kazhuro I.P., Shkadrecova V.G., Pismenskaya A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestichem.belnauka.by/jour/article/view/408

В работе изучено смачивание поверхностей алюминия и стекла, имеющих неупорядоченную шероховатость, созданную технологически простыми способами: химическим осаждением с одновременной самоорганизацией наночастиц на микровыступах и впадинах, а также нанесением тонких покрытий с применением полимердисперсных систем с полимодальным распределением частиц по размерам. Получены супергидрофобные покрытия с краевыми углами смачивания 160–170° и гистерезисом смачивания не более 10° на электрохимически наноструктурированном алюминии, обработанном дисперсией с полимодальным распределением микрочастиц аэросила, наночастиц оксида кремния SiDB и наношихты углерода SHDB («Наносинтал», Беларусь) во фторированном лаке. Установлены закономерности изменения краевого угла смачивания силикатного стекла с нанесенным покрытием этого же лака с малыми добавками, показывающие значительный его рост с увеличением содержания микрочастиц аэросила и снижением концентрации лака. Увеличение содержания SiDB и SHDB существенно не сказывается на краевом угле, зато заметно снижает гистерезис его смачивания, что придает стеклу эффект «лотоса».

The paper studies the wetting of aluminum and glass surfaces with disordered roughness created by technologically simple methods: chemical deposition with simultaneous self-organization of nanoparticles on microprotrusions and valleys, as well as the application of thin coatings using polymer-dispersed systems with polymodal particle size distribution. Super-hydrophobic coatings with an edge wetting angle of 160–170° and a wetting hysteresis of no more than 10° on electrochemically nanostructured aluminum, processed by the dispersion with the polymodal distribution of aerosil microparticles, silicon oxide nanoparticles SiDB and carbon nanocomposite SHDB (Nanosintal, Belarus) in fluorinated varnish. The regularities of changes in the wetting angle of silicate glass with the coating of the same varnish with small additives were established, showing its significant growth with an increase in the content of aerosil microparticles and a decrease in the lacquer concentration. The increase in the content of SiDB and SHDB does not significantly affect the contact angle, but it significantly reduces the hysteresis of its wetting, which gives the glass the effect of “lotus”.

лакдисперсияповерхностьтекстурашероховатостьизотропностьсупергидрофобностькраевой угол смачиваниягистерезиссмачиваниеVarnishdispersionsurfacetextureroughnessisotropysuperhydrophobicwetting anglehysteresiswettingReferencesTadanaga, K. Formation process of super-water-repellent Аl 2 О 3 coating films with high transparency by the sol-gel method / K. Tadanaga, N. Katata, T. Minami // J. Am. Ceram. Soc. – 1997. – Vol. 80, No. 12. – Р. 3213–3216. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1997.tb03253.xTadanaga K., Katata N., Minami T. Formation process of super-water-repellent Аl 2 О 3 coating films with high transparency by the sol-gel method. Journal of the American Ceramic Society, 1997, vol. 80, no. 12, pp. 3213–3216. https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1997.tb03253.xShirtcliffe, N. G. Intrinsically superhydrophobic organosilica sol-gel foams / N. J. Shirtcliffe, G. McHale, M. I. Newton, C. C. Perry // Langmuir. – 2003. – Vol. 19, No. 14. – P. 5626–5631. https://doi.org/10.1021/la034204fShirtcliffe N. G., McHaleG., Newton M. I., Perry C. C. Intrinsically superhydrophobic organosilica sol-gel foams. Langmuir, 2003, vol. 19, no. 14, pp. 5626–5631. https://doi.org/10.1021/la034204fBaldacchini, T. Superhydrophobic surfaces prepared by microstructuring of silicon using a femtosecond laser / T. Baldacchini, J. E. Carey, M. Zhou, E. Mazur // Langmuir. – 2006. – Vol. 22, No. 11. – P. 4917–4919. https://doi.org/10.1021/la053374kBaldacchini T., Carey J. E., Zhou M., Mazur E. Superhydrophobic surfaces prepared by microstructuring of silicon using a femtosecond laser. Langmuir, 2006, vol. 22, no.11, pp. 4917–4919. https://doi.org/10.1021/la053374kFabrication of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane) / J. C. McDonald [et al.] // Electrophoresis. – 2000. – Vol. 21, no. 1. – Р. 27–40. https://doi.org/10.1002/(sici)1522-2683(20000101)21:1<27::aid-elps27>3.3.co;2–3McDonald J. C., Duffy D. C., Anderson J. R., Chiu D. T., Wu H., Schueller O. J. A., Whitesides G. M. Fabrication of microfluidic systems in poly(dimethylsiloxane). Electrophoresis, 2000, vol. 21, no. 1, pp. 27–40. https://doi.org/10.1002/(sici)1522-2683(20000101)21:1<27::aid-elps27>3.3.co;2–3Polyelectrolyte multilayer as matrix for electrochemical deposition of gold clusters: Toward super-hydrophobic surface / X. Zhang [et al.] // J. Am. Chem. Soc. – 2004. – Vol. 126, No. 10. – Р. 3064–3065. https://doi.org/10.1021/ja0398722Xi Zhang, Feng Shi, Xi Yu, Huan Liu, Yu Fu, Zhiqiang Wang, Lei Jiang, Xiaoyuan Li. Polyelectrolyte multilayer as matrix for electrochemical deposition of gold clusters: Toward super-hydrophobic surface. Journal of the American Chemical Society, 2004, vol. 126, no. 10, pp. 3064–3065. https://doi.org/10.1021/ja0398722Environmentally stable super water-repellent poly(alkylpyrrole) films / H. Yan [et al.] // Angew. Chem. Int. Ed. – 2005. – Vol. 44, No. 22. – Р. 3453–3456. https://doi.org/10.1002/anie.200500266Hu Yan, Kazutomo Kurogi, Hiroyuki Mayama, Kaoru Tsujii. Environmentally stable super water-repellent poly(alkylpyrrole) films. Angewandte Chemie International Edition, 2005, vol. 44, no. 22, pp. 3453–3456. https://doi.org/10.1002/anie.200500266Facile method to fabricate a large scale super hydrophobic surface by galvanic cell reaction / F. Shi [et al.] // Chem. Mater. – 2006. – № 18(5). Р. 1365–1368. https://doi.org/10.1021/cm052502nFeng Shi, Yanyan Song, Jia Niu, Xinghua Xia, Zhiqiang Wang, Xi Zhang. Facile method to fabricate a large scale super hydrophobic surface by galvanic cell reaction, Chemistry of Materials, 2006, vol. 18, no. 5, pp. 1365–1368. https://doi.org/10.1021/cm052502nБойнович, Л. Б. Гидрофобные материалы и покрытия: принципы создания, свойства и применение / Л. Б. Бойнович, А. М. Емельяненко // Успехи химии. – 2008. – № 77(7). – С. 583–600.Boinovich L. B., Emelyanenko A. M. Hydrophobic materials and coatings: principles of design, properties and application. Russian Chemical Reviews, 2008, vol. 77, no. 7, pp. 583–600. https://doi.org/10.1070/rc2008v077n07abeh003775Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. – Л.: Химия, 1984. – 368 с.Friedrichsberg D. A. Course of Colloid Chemistry, Leningrad, Khimiya Publ., 1984. 368 p. (in Russian).Wenzel R. N. Resistance of solid surface to wetting by water // Ind. Eng. Cyem. – 1936. – Vol. 28, № 8. – P. 988–994. https://doi.org/10.1021/ie50320a024Wenzel R. N. Resistance of solid surface to wetting by water. Industrial & Engineering Chemistry, 1936, vol. 28, no. 8, pp. 988–994. https://doi.org/10.1021/ie50320a024Cassie, A., Baxter. Wettability of porous surface // Trans. Faraday Soc. – 1944. – Vol. l, № 40. – P. 546–551. https://doi.org/10.1039/tf9444000546Cassie A., Baxter S. Wettability of porous surface. Transactions of the Faraday Society, 1944, vol. 40, pp. 546–551. https://doi.org/10.1039/tf9444000546Письменская, А. С. Метод обработки поверхности алюминия для создания гидрофобных покрытий / А. С. Письменская, А. А. Черник, В. Д. Кошевар // Вес. Нац. акад. навук Беларусі. Сер. хім. навук. – 2018. – Т. 54, № 3. – С. 369–375. https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-369-375Pismenskaya A. S., Chernik A. A., Koshevar V. D. Method of preparation of aluminum surface for creation of superhydrophobic coatings. Vestsi Natsyyanal’nai akademii navuk Belarusi. Seryya khimichnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Chemical series, 2018, vol. 54, no. 3, pp. 369–375 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-8331-2018-54-3-369-375

The authors declare that there are no conflicts of interest present.