Смачивание изотропных микротекстур, сформированных на поверхности стекла и алюминия

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».

1. Tadanaga, 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.x

2. Shirtcliffe, 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/la034204f

3. Baldacchini, 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/la053374k

4. Fabrication 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;2–3

5. Polyelectrolyte 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/ja0398722

6. Environmentally 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.200500266

7. Facile 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/cm052502n

8. Бойнович, 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.

9. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии / Д. А. Фридрихсберг. – Л.: Химия, 1984. – 368 с.

10. 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/ie50320a024

11. Cassie, A., Baxter. Wettability of porous surface // Trans. Faraday Soc. – 1944. – Vol. l, № 40. – P. 546–551. https://doi.org/10.1039/tf9444000546

12. Письменская, 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/10.29235/1561-8331-2018-54-3-369-375