В живой природе мы нередко сталкиваемся с материалами, обладающими уникальными свойствами смачивания водой. К таким материалам относится лист лотоса, который благодаря своим супергидрофобным свойствам очищается стекающими каплями воды, или лепесток розы, способный запасать на поверхности сферические капли воды за счет высокой локальной адгезии. Воспроизведение и изменение этих свойств рассмотрены в статье «Экспериментальное подтверждение явления трансцендентности угла смачивания на супергидрофобной поверхности», опубликованной в журнале Chemical Engineering Science.

Работа написана сотрудниками нескольких лабораторий Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе (ИТ) СО РАН. Они воспроизвели описанные выше свойства на поверхности монокристаллического кремния – наиболее востребованного материала микроэлектроники. Комбинируя лазерную обработку и химическое осаждение полимера, авторы контролируемо увеличивали водоотталкивающие свойства поверхности от супергидрофильного до супергидрофобного состояния. Данный подход позволил экспериментально воспроизвести численные результаты коллег из Китая, ранее также опубликовавших свои исследования в Chemical Engineering Science.

При моделировании был обнаружен режим течения капли воды по поверхности, при котором оттекающий краевой угол смачивания больше, чем натекающий, что ранее считалось невозможным. Авторам статьи удалось создать материал с соответствующими характеристиками и показать, что такие режимы течения действительно реализуются. Это открывает возможность разрабатывать новые подходы для управления контактом жидкости с твердой стенкой.

Исследование взаимодействия капель с поверхностью выполнено при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (мегагрант № 075-15-2021-575). Синтез поверхностей выполнен в рамках государственного задания ИТ СО РАН.

Источник: ИТ СО РАН.