Ученые разработали структурированные поверхности, по которым все скользит
Пропитав структурированную поверхность материала смазкой, ученые Массачусетского технологического университета научились контролировать силу взаимодействия между двумя фазами. Это позволит делать нужные поверхности более скользкими или, наоборот, лучше удерживающими другую фазу. О разработке рассказывает статья в журнае ACS Applied Materials&Interfaces.
Клей, растаявший шоколад, зубная паста выходить самостоятельно из упаковки отказываются, но почему? Все это из-за сил трения между поверхностями. Двигаясь вдоль твердой поверхности, жидкость будет «зацепляться» за дефекты и тем самым замедляться. Если поверхность материала гладкая, без каких-либо дефектов, то скользить по ней будет любое тело — и жидкость, и металл. Но создать такие материалы практически невозможно и экономически невыгодно, ведь на обработку уходит много энергии и времени.
Но ученые Массачусетского технологического университет (MIT) нашли способ это исправить. Чтобы уменьшить прилипание одной фазы к другой, исследователи взяли за основу механизм, который используют плотоядные кувшинки. Поверхность венесуэльских кувшинок покрыта множеством микроволосков, которые капиллярным давлением и другими межмолекулярными силами удерживают жидкость в пространстве между ними. Пропитка уменьшает силу трения между лепестком и муравьем, заставляя последнего соскальзывать в «желудок» растения.
Ученые MIT и по совместительству основатели компании LiquiGlide разработали новые текстурированные поверхности с жидкой смазкой. В стенки поверхности вмонтированы очень маленьки столбики или стеночки, канавки или засечки. Благодаря столь крошечной структуре поверхность материала удерживает лубрикант. В результате содержимое контейнера контактирует только со смазочной жидкостью и скользит, не прилипая.
«Наши поверхности позволяют жидкости перемещаться предпочтительным путем — будь то качение или скольжение, — комментирует Леонид Рапопорт, соавтор исследования. — Кроме того, жидкости могут перемещаться по нашим поверхностям без сдвига, скользя как твердые тела. Это особенность ценна, когда необходимо сохранить целостность материалов во время обработки».