Нова біфільна поверхня допоможе боротися з обмерзанням

Вчені з Університету штату Канзас розробили нову біфільну поверхню (одна частина поверхні «» відштовхує «» воду, а інша - змочується), яка дозволяє боротися з обмерзанням. Дослідникам вдалося знизити температуру замерзання води на цій поверхні до 267 кельвін. Робота опублікована в.

Вчені досліджували в роботі гідрофобну, гідрофільну і біфільну поверхні. Команда тестувала поверхні, помістивши їх у камеру з різною фіксованою температурою і відносною вологістю. Дослідники спостерігали за утворенням льоду на поверхні за допомогою оптичного мікроскопа. Найбільшу ефективність у зниженні температури замерзання показали біфільні поверхні, отримані методом фотолітографії і що являють собою гідрофобну кремнієву підкладку з гідрофільними «колами» з діоксиду кремнію. При 60 відсотках відносної вологості лід на супергідрофільній поверхні утворився при 272 кельвінах, на супергідрофобній - при 270, а на біфільній - при 267.Спостерігається ефект автори пояснюють незвичайною динамікою конденсації і коалісценції (злиття частинок на поверхні тіла або всередині рухомого середовища) на біфільних поверхнях. Спочатку дрібні краплі розміром близько п'яти мікрометрів утворюються і на гідрофільній, і на гідрофобних частинах поверхні, проте далі по мірі зростання краплі об'єднуються і зосереджуються тільки на гідрофільній частині. При об'єднанні крапель виділяється надлишкова енергія поверхневого натягнення (оскільки площа поверхні двох крапель більше сумарної площі поверхні отриманої краплі), також для замерзання великих крапель води потрібно відвести більше енергії. Обидва ці фактори «затримують» освіту льоду. За словами авторів, подібні покриття можуть бути використані на крилах літаків і в кондиціонерах, схильних до утворення криги. Раніше в 2012 році група досліджувала особливості кип'ятіння на біфільних поверхнях - дослідники виявили, що супергідрофільні поверхні з супергідрофобними гексагональними «плямами» ефективніше при кип'ятінні в порівнянні з поверхнями з рівномірним змочуванням.