Эффект лотоса
На фото — капли воды на листе лотоса. Вода не впитывается, потому что поверхность листа ультрагидрофобна — то есть капля имеет минимальное соприкосновение с покрытием. Такие поверхности не впитывают воду, и капли с них можно легко стряхнуть. Эту особенность назвали «эффектом лотоса», хотя ультрагидрофобность, или супергидрофобность (см. Ultrahydrophobicity), характерна и для многих других водных, а также тропических и субтропических растений (например, настурции, опунции, манжетки), крыльев насекомых (см. Крылья цикад покрыты бактерицидной микроскульптурой, «Элементы», 08.04.2013), лапок водомерок, перьев водоплавающих птиц. Поверхность других растений просто гидрофобна (это доказывает, например, наличие росы на траве по утрам). Мелкие капли могут задерживаться и снабжать растение влагой, а крупные скатываются.
Для растений важно, чтобы на лепестках и листьях не оставалась грязь и не размножались грибки и бактерии, которые не только снижают эффективность фотосинтеза, но и выделяют опасные метаболиты и разрушают растительную ткань. С ультрагидрофобной поверхности капли воды скатываются, забирая с собой налипшую грязь, споры и бактерии. Достигается этот эффект довольно просто: если рассмотреть поверхность растения под микроскопом, можно заметить, что она не гладкая, а шероховатая. И, более того, покрыта воскоподобным веществом, которое само по себе является гидрофобным. Расположенные с определенной периодичностью микроскопические бугорки мешают капле смачивать поверхность из-за силы поверхностного натяжения. Поэтому капли держатся на кончиках бугорков и при малейшем дуновении ветра скатываются по листу.
Графическое представление эффекта лотоса. Капли «парят» на поверхности, не растекаясь по ней, и попутно захватывают частички грязи
Бывают ультаргидрофобные поверхности, с которых вода не скатывается, а, наоборот, удерживается. Вспомним лепестки розы: капли на них остаются красивыми сферами, но, в отличие от лотоса, не скатываются, а крепко «держатся» за цветок. Дело в том, что на поверхности лепестков розы форма шипиков другая, более конусообразная, и расположены они немного реже, чем у лотоса. Поэтому вода остается между выступами и удерживается за счет адгезии. Но не вся, а только мелкие капли, освежающие и снабжающие влагой бутон, а большие скатываются из-за своей тяжести. Этот эффект ученые назвали «эффектом лепестка» (petal effect) — по аналогии с эффектом лотоса.
Вверху — поверхности лепестка розы (a) и верхней стороны листа лотоса (b) в сканирующем электронном микроскопе. Бугорки лепестка розы более крупные и пространства между ними больше, поэтому там удерживаются капли воды. Внизу — схематичные изображения покрытия водой лепестков розы (слева) и листа лотоса (справа). Фото a и рисунок из статьи L. Feng et al., 2008. Petal effect: a superhydrophobic state with high adhesive force. Фото b — из статьи H. J. Ensikat et al., 2011. Superhydrophobicity in perfection: the outstanding properties of the lotus leaf
Эта взаимосвязь между уровнем гидрофобности и параметрами шероховатой поверхности математически сформулирована в законе Кассье, который определяет эффективное значение краевого угла смачивания для неоднородной поверхности. Для ультрагидрофобных поверхностей этот угол составляет более 150°.
Слева направо показаны значения краевых углов θ, которые может принимать капля воды, находящаяся на гидрофильной, гидрофобной и ультрагидрофобной поверхности. Рисунок © Юрий Ерин из статьи Наноструктурированные сверхгидрофобные поверхности помогут избежать обледенения, «Элементы», 17.01.2011
Интересно, что даже бактерии, образующие биопленки, используют похожий механизм для предотвращения смывания себя с поверхностей. При выращивании на разных средах биопленка имеет разные уровни гидрофобности: на богатой питательными веществами среде LB (см. рисунок ниже) «поведение» колонии гидрофильное, на LBGM (обогащенная сульфатом марганца и 1% глицерина) — гидрофобное «по типу лотоса», а на MSgg (малопитательная среда со сложной комбинацией многовалентных ионов и аминокислот) — гидрофобное «по типу лепестка розы». Ученые предполагают, что такое различие является адаптацией к различным внешним условиям. С одной стороны, странно, что гидрофобность не наблюдается на всех колониях, так как вода может смыть биопленку и вызвать ее эрозию, но с другой — задерживание влаги на поверхности способствует смачиванию и предотвращает высыхание.
Микроскопические изображения поверхности биоплёнок сенной палочки (Bacillus subtilis) на разных питательных средах, а также в разных частях. Можно заметить, что периферия колонии всегда более гидрофобна (то есть имеет более шероховатую поверхность), чем её центр, вероятно потому, что водной эрозии больше подвержены крайние области. Изображение из статьи M. Werb et al., 2017. Surface topology affects wetting behavior of Bacillus subtilis biofilms
Изучение эффекта лотоса у разных организмов помогает создавать гидрофобные искусственные материалы, которые можно отнести к биомиметикам. Например, крылья бабочки Morpho sulkowsky покрыты чешуйками, которые не только создают эффект лотоса, но и отражают свет так, что мы видим синюю окраску (см. статью Структурный цвет в живой природе). Микроструктура не только спасает от воды, которая мешает полету, но и защищает от насекомоядных (синий цвет служит предупреждением, как и другие яркие цвета).
Ученые, вдохновившись многофункциональностью покровов этой бабочки, создали пленку с высокоупорядоченными лунками из оксида кремния. Шероховатость пленки придала гидрофобность материалу, а от расстояния между отверстиями зависит длина волны отраженного света (и цвет, который мы увидим). Так инженеры смогут не только задавать гидрофобные свойства материалу, но и регулировать его внешний вид. Эффект лотоса вдохновляет и на создание ультрагидрофобных поверхностей для предотвращения оледенения (см. статью Наноструктурированные сверхгидрофобные поверхности помогут избежать оледенения).
ТЕХНОЛОГИИ, ИНЖИНИРИНГ, ИННОВАЦИИ
Измеритель диаметра, измеритель эксцентриситета, автоматизация, ГИС, моделирование, разработка программного обеспечения и электроники, БИМ
Уникальная гидрофобность и “эффект лотоса”: история открытия
Лотос является одним из важнейших символов Востока и не только. Например, во времена фараонов лотос был символом Нижнего Египта и царской власти: цветок лотоса носила Нефертити. Бог растительности, Нефертум, также олицетворял первозданный лотос и поэтому именовался „молодым солнцем, что возникает из раскрывающегося лотоса“. В индуизме и буддизме лотос фактически один из основных символов космогонии, он олицетворяет чистоту, мудрость, нирвану и многое другое. Кстати, главная буддистская словесная формула (ом-мане-падме-хум) означает просто восхваление сокровища в виде цветка лотоса. В Китае цветок лотоса обожествлялся ещё со времён даосизма, а затем его культ прочно вошёл в буддистскую религию и в национальную культуру.
История почитания лотоса очень интересна, но для современности важнее то, что он действительно обладает необычными физико-химическими свойствами. Благодаря особому строению и очень высокой гидрофобности его листьев и лепестков цветы лотоса остаются удивительно чистыми — именно это поражало наших далёких предков. Цветок, возникший в грязном болоте и оставшийся чистым, незапятнанным, просто не мог не стать символом.
Стихотворение средневекового корейского поэта Сон Кана (Чон Чхоля), написанное в форме классического трёхстишия сичжо (в переводе А. Ахматовой), прямо описывает эффект сверхгидрофобности лотоса:
Чем дождь сильнее льёт,
Тем лотос всё свежее;
Но лепестки, заметь,
Совсем не увлажнились.
Хочу, чтобы душа
Была чиста, как лотос.
Вот почему многие химики и материаловеды называют технологии получения сверхгидрофобных покрытий «лотосовыми».
Но как ему удается добиться такой сверхгидрофобности. “Эффект Лотоса” был открыт в 1990-е гг. немецким ботаником, профессором Вильгельмом Бартлоттом. Он показал, что лепестки цветка покрыты крошечными шишечками или “наночастицами”. На рисунке мы видим поверхность лотоса под электронным микроскопом.
Но лист вдобавок как бы намазан воском. Он вырабатывается в железах растения, что делает его совершенно неуязвимым для воды.
Как же повторить уникальное свойство. Над этим работают ученые многих стран мира. Пока создано несколько покрытий, отвечающих подобными свойствами.
Первое из них создано в Японии – это тончайшая пленка с выступами и впадинами:
Секрет метода создания пленки в том, что в среду вводят микрочастицы органокремниевых соединений (полиорганосиланы), причём они могут содержать фтор (фторалкилсилан), а могут и не содержать.
Регулируя условия, в которых проходит процесс, авторы получили прочную, износостойкую и одновременно прозрачную гидрофобную плёнку для многих систем. Углы смачивания микрокапель воды на таких плёнках — от 150 до 160°. Такой подход позволяет покрыть сверхгидрофобной плёнкой многие поверхности: стекло, пластик, бумагу, словом, любое покрытие, способное выдержать условия осаждения.
Другой метод основан на использовании электрохимического способа. Используются при этом никель и тефлон. Процесс напоминает никелирование, но с электролитом, содержащим тефлон. Тефлон — электрически нейтральное соединение, поэтому, для того чтобы он участвовал в электролизе, его частицы перед добавлением в никельсодержащий электролит предварительно обрабатывают катионным поверхностно-активным веществом (ПАВ). Это помогает смешивать тефлон с электролитом. На втором этапе соосаждающиеся с ионами никеля частицы тефлона за счёт так называемого якорного эффекта закрепляются на поверхности. На покрытии возникают локальные очаги повышенной плотности и прочности, т.к. ток распределяется неравномерно.
С другой стороны, именно на таких участках выделяется больше атомов водорода, которые стабилизируют процесс, то есть создают дополнительное экранирование, снижающее скорость осаждения. Наконец, на последнем этапе окончательно формируется сетчатая структура из частиц тефлона, однородно распределённых в слое осаждённого никеля. Кроме того, на поверхности остаётся тонкая плёнка молекул ПАВ, а внутри формирующегося покрытия остаются многочисленные микропоры.
С помощью такого метода можно получать покрытия с очень маленькими частицами тефлона (в диапазоне 1–100 нм). Гидрофобность такой поверхности быстро увеличивается с ростом содержания тефлона — уже при 10–15 вес.% угол смачивания капли воды на таком покрытии достигает 160°. Этот метод был бы удобен для создания электрических батарей, т.к. такие покрытия не только сверхгидрофобны, но и способны катализировать некоторые реакции.
Сейчас продукция на основе нанотехнологий, использующая «эффект лотоса» уже поступила в продажу. Это, в первую очередь, очистительные и полировочные аэрозоли.
Зачем нужны лотосовые покрытия. Лотосовые покрытия были бы незаменимы во многих сферах жизни человека. Создание стекол, с которых бы стекали мельчайшие капельки воды с растворенными частичками грязи. Создание плащей и другой специальной одежды. Создание самоочищающихся фасадов зданий. Это только единичные примеры использования уникального свойства лотоса.
Эффект лотоса – уникальное природное свойство цветка. Оно может быть использовано и в быту, и в промышленности, и, возможно, в медицине. Ученые в который раз пытаются копировать природу и не безуспешно. Возможно, вскоре такие покрытия заменят множество известных и привычных, а, может быть, даже наши зонтики уйдут в прошлое.
Источник: http://www.nanometer.ru/
Автор: Гудилин Евгений Алексеевич
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!
Самоочищающиеся краски: не дают фасаду намокнуть и расщепляют грязь
Минеральные стены, так же, как и деревянные, нуждаются в защитном покрытии. Производители предлагают множество красок с различными свойствами, в том числе с и функцией самоочищения. Как же они работают? И насколько эффективны?
Главным врагом каменных, кирпичных, бетонных и оштукатуренных фасадов является вода, а потому задача краски — не дать атмосферной влаге проникнуть внутрь стены. Также важны стойкость к УФ-излучению и эластичность, компенсирующая подвижки стен. Это — обязательные качества. Но производители декоративно-защитных покрытий идут дальше, наделяя свои продукты все новыми и новыми свойствами. В частности, функцией самоочищения.
Давно известно, что листья лотоса не намокают даже под проливным дождем. Больше того, если окунуть цветок в воду, а потом достать его, он будет сухим. Вода не сцепляется с его поверхностью, но образует мелкие капли и скатывается вниз. Именно это вдохновило производителей красок на создание материалов с эффектом самоочищения, или с эффектом лотоса.
Нельзя сказать, что на стены, покрытые самоочищающейся краской, в принципе не оседает грязь. По сравнению с обычными покрытиями они значительно дольше сохраняют презентабельный вид
Секрет самоочищающихся красок — в особых компонентах, реагирующих на солнечные лучи. Они накапливают энергию света и расщепляют частицы грязи, которые теряют связь с поверхностью и легко смываются дождем.
Существует несколько разновидностей покрытий такого рода. Львиную долю рынка занимают силиконовые краски. Их основу составляет силиконовая смола, благодаря которой на поверхности стены образуется прочный, но пористый, воздухопроницаемый декоративный слой. Атмосферная влага сквозь него просочиться не может, а вот пар, идущий изнутри дома, выходит без труда.
Силиконовые фасадные краски оптимальны для известковых штукатурок, старых оснований или кирпичной кладки
Силиконовые краски влагостойки, паропроницаемы, прочны, эластичны и долговечны. По утверждениям производителей, срок жизни таких покрытий может достигать 15-20 лет. Подходят они для всех минеральных поверхностей, кроме бетонных.
Силикатные краски с эффектом самоочищения несколько уступают силиконовым по таким параметрам, как устойчивость к влаге и эластичность. Они образуют довольно плотную, жесткую пленку. Так что если есть риск того, что здание будет подвержено усадке или иным деформациям, лучше воспользоваться другим отделочно-защитным материалом. С другой стороны, силикатные краски чрезвычайно устойчивы к механическим повреждениям, и их можно использовать на любых минеральных стенах.
Если фасады окрашены силикатной краской, при перекрашивании можно использовать только силикатные или силиконовые составы
Существуют также модифицированные силиконом акрилатные краски, которые исправно выполняют свои функции, хотя и чуть менее эффективно, чем силиконовые и силикатные покрытия. Зато они куда более демократичны по цене.
Технология нанесения
Чтобы фасадная краска служила верой и правдой, ее нужно грамотно нанести. Всем известно, что отделываемая поверхность должна быть прочной, ровной, чистой и загрунтованной. Но это еще не все. Грунт, наносимый под фасадную краску, должен был паропроницаем. Иначе влага будет скапливаться в толще стены, а намокание материала приведет к его разрушению.
Крыша здания должна быть сконструирована таким образом, чтобы дождь и снег не попадали на стены. Осадки быстро разрушают даже самую качественную фасадную краску, ведь толщина декоративного слоя составляет всего 200-300 мк
К окрашиванию фасадов нужно приступать только после того, как дом переживет хотя бы один отопительный сезон. Дело в том, что в свежей кладке с еще не высохшим раствором содержание влаги составляет 20-25%. Испаряясь, вода будет разрушать красочный слой, из-за чего он неизбежно вздуется и отслоится. Внешние стены можно отделывать лишь тогда, когда их влажность опустится до 5%. Определить это можно при помощи бытового влагомера.
В завершении отметим, что грунт, краска и колоранты иногда оказываются несовместимыми. Чтобы избежать неприятных сюрпризов, лучше всего покупать все у одного производителя.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен, чтобы ничего не пропустить!
Что такое эффект лотоса
Что такое «эффект лотоса»?
Что такое «эффект лотоса»?
Ответ:
Очень многие современные технологии создаются как результат наблюдения за природой. По сути, эти новые технологии не совсем «новые», а заимствованные уникальные принципы и механизмы у окружающей нас живой природы. Таким «нанотехнологическим» примером является эффект лотоса.
Эффект лотоса – это особое состояние поверхности, при котором происходит его самоочистка. Жидкость скатывается с поверхности в виде небольших капель, и поверхность остается практически сухой.
Такое явление можно наблюдать на различных растениях: лотосе, капусте, тюльпанах, камыше. Кроме того, такой эффект присущ насекомым, таким, как стрекоза, бабочка.
В 90-х годах это явление было открыто немецкими ученым-ботаником Вильгельмом Бартлоттом. Он назвал его в честь самого красивого растения из представителей этого растительного мира – лотоса (Lotus-effect). Листья лотоса покрыты восковым слоем и имеют выступы, которые можно рассмотреть только под микроскопом. Вода, попадая на лист, скатывается в шарикообразные капли, стекает в нижнюю часть листа, собирая все внешние и биологические загрязнения.
Ученым было выявлено, что ряд растений выделяют вещество, похожее на воск – кутин, который состоит из высших жирных кислот и их эфиров. Их поверхность имеет особую структуру в виде микроскопических шипов или бугорков. Такая поверхность предотвращает появление загрязнений и очищает от различных микроорганизмов.
Сегодня Lotus-effect широко применяется в промышленности и строительстве. Самым известным изобретением стало гидрофобное покрытие для стекол автомашин, основанное на уменьшении площади соприкосновения капель воды с поверхностью стекла. В этом случае вода стекает со стекол и не оставляет загрязнений. Созданы материалы, которые способны самоочищаться. Как пример можно привести водоотталкивающие фасадные краски, одежда с непромокающим эффектом, стекла и зеркала, которые не запотевают, и многое другое.
Спасибо, Ваш голос учтён
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Этот эффект характеризуется тем, что вода, попадая на поверхность, из-за высокого натяжения стремиться уменьшить поверхность и собирается в сферическую форму. Силы сцепления жидкости с поверхностью приводят к смачиванию последней. Стекая, вода захватывает частички пыли и грязи, тем самым очищая поверхность растения, что немаловажно для фотосинтеза. Для растения этот эффект так же дает защиту от проникновения микроорганизмов, споров грибов, микробов, водорослей.
С помощью электронных микроскопов учеными было обнаружено, что у некоторых растений листья и цветки выделяют воскоподобное вещество кутин, состоящее из высших жирных кислот и их эфиров. Они образуют на поверхности особый нанорельеф в виде «шипов».
Покрытия с особым нанорельефом используют и в керамическом производстве.
Однако до сих пор не решен до конца вопрос, заключающийся в том, чтобы сформированная поверхность или нанесенные на нее частицы, были стабильны и не менялись под воздействием окружающей среды. Исследователи показали, что нанесение суспензий гидрофильных частиц оксида кремния размером несколько нанометров на твердые керамические поверхности может привести к самоорганизации наночастиц. Этот принцип и другие разработки применяются и в автомобильной промышленности при нанесении лакокрасочных покрытий, специальной обработке стекол, водоотталкивающей и антибактериальной пропитке внутренней обивки, модифицировании резинотехнических изделий и т. п.
Разработки, связанные с эффектом лотоса, очень востребованы сегодня и влияют на промышленность не только отдельных производственных компаний, но и на промышленность в мировом масштабе, а значит и экономику.
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Когда вода стекает с листа, она забирает с собой всю грязь и пыль, которые там находились, и таким способом, очищает поверхность растения. Еще важное значение этого эффекта в том, что растение защищается от грибков, водорослей и микроорганизмов. Использования эффекта лотоса в повседневной практике ясна и понятна. Изготовление самоочищающиеся тканей намного уменьшит расход моющих средств и образующихся при этом сточных вод, что значительно снизит загрязнение нашей планеты. Создание тканей с эффектом лотоса, предназначенных для изготовления тентов, зонтов, навесов, парусов и других изделий из ткани, которые находятся под открытым небом и максимальном загрязняются. Эффект лотоса (самоочищение), достигается за счет нанесения на поверхности материала наночастиц, которые придадут ему гидрофобные свойства.
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Что такое «эффект лотоса»?
До того, как появились в нашей жизни моющие средства, люди использовали только мыло. Первое моющее средство появилось в Германии в 1916 году, благодаря определенным разработкам известного немецкого химика Фрица Понтера. Уже в 20 веке моющие средства стали весьма популярными в связи с чем по всему миру активно стали производить данный продукт. В наши дни половина моющих средств, как правило, относятся к средствам мытья и стирки.
Все бы ничего, но тут следует помнить, что после использования таких моющих средств, в окружающую среду сливается большой объем загрязненной воды, в связи с чем наносится непоправимый вред окружающей среде. Конечно, напрашивается вопрос, как в данном случае сделать так, чтобы не надо было использовать моющие средства и, надо отметить, что ответ весьма очевиден – незагрязнающиеся ткани, т.е. те ткани, к которым не будут прилипать загрязнения. И в данной ситуации помогла сама природа.
Так, в 90-е годы прошлого столетия профессором биологии Вильгельмом Бартлоттом был открыт «эффект лотоса». Данное открытие, конечно, вызвало огромный интерес во всем мире.
Суть данного эффекта заключается в следующем: цветок лотоса каждый вечер закрывается, а после погружается опять в мутную болотную воду, а уже с восходом солнца он опять выныривает из водной стихии и дарит свою красоту окружающим. Так, данный цветок является символом чистоты в этой загрязненной среде. Суть данного эффекта заключается в том, что поверхность листьев данного цветка обладает низкой смачиваемостью: вода, попадающая на листья данного растения сворачивается в капли шарообразной формы, когда такие капли стекают, то они с собой уносят частицы пыли, грязи, в результате чего поверхность растения очищается.
Стоит отметить, что данная способность листьев растения имеет огромное значение для лотоса, ведь так на поверхности растения на появляются грибки, не появляются микроорганизмы, а также улучшается процесс фотосинтеза.
Конечно, «эффект лотоса» вдохновил многих производителей:
— одни предложили создавать ткань с «эффектом лотоса», например, компания BASF предложила интересный полимерный технический материал, который можно использовать при создании тентов, зонтов, навесов, парусов и иных изделий, которые постоянно находятся под открытым небом и подвергаются загрязнению. Так, на поверхности данных тканей располагаются наночастицы, которые и придают им гидрофобные свойства.
— другие предложили иное решение, например, компания Раст-Олеум (Rust-Oleum) создала супергидрофобный спрей, с помощью которого можно обработать поверхность любого материала в результате чего он не будет подвергаться загрязнению.
Наиболее широко данный эффект используется в автомобильной промышленности, например, при нанесении лакокрасочных покрытый, специальной обработки остекления, в особой водоотталкивающей и антибактериальной пропитке внутренней обивки и т.д. Используется данный эффект и в иных отраслях.
Так, например, созданы особые гидрофобные фасадные краски, непромокающие дождевые плащи, зонтики и т.д.
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Что такое «эффект лотоса»?
Цветок лотоса растёт прямо из речного ила и вырастает из него совершенно чистым. Это происходит из-за того, что любая влага, попадающая на листья и лепестки лотоса, сразу скатывается с него забирая все частички ила и какой-либо грязи.
Дождевая вода отскакивает от листа лотоса, не оставляя на нём и следа. Это происходит из-за того, что лист лотоса имеет особое строение и обладает супер гидрофобностью. Поэтому лист невозможно испачкать, даже плотными текущими жидкостями, типа смолы и вязкими текущими субстанциями. Этот эффект был детально изучен учёными, с учётом ныне стремительно развивающихся нано технологий. На основе этого феномена можно изготовить нано продукты.
Многие века люди восхищались таким интересным эффектом, но открыли его только в 1970-х годах. Несмотря на это, официально эффект лотоса был открыл в 1990 годах немецким ботаником Вильгельмом Бартлоттом. Он обнаружил что лист лотоса покрыт крохотными шишечками, которые как будто намазаны воском, кутином. Это вещество вырабатывается в железах растения. Поэтому капля воды не может растекаться по холмикам на листе, а стремится свернуться в шарик. Если бы поверхность листа была гладкой, то грязь бы удерживалась на нём, но из-за шероховатой поверхности контакт получается минимальным.
Технологию эффект лотоса обширно применяют в использовании для изготовления биноклей, ветровых стёкол, лабораторной посуды, корпусов мобильных телефонов и даже для одежды. Также на гидрофобных ступеньках не накапливается влага и, следовательно, не образуется наледь.
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Долгое время лотос в восточной культуре был символом чистоты.
Хотя грязные реки и озера являются типичной средой его обитания, но листья и цветы данного растения всегда остаются чистыми. Почему?
Ботаники, изучающие структуру листьев лотоса, обнаружили естественный механизм, лежащий в основе их способности к самоочищению.
Изучая эти растения под микроскопом, ученые обнаружили, что микроскопическая структура поверхности листа и его химический состав не позволяют ему намокать.
Вместо того чтобы проникать в растение, капли воды катятся по листу, как жидкая ртуть, собирая при этом весь мусор.
Это явление получило название «эффект лотоса».
Позже данный эффект был обнаружен и у других растений, таких как Taro Colocasia esculenta.
Использование феномена лотоса.
Естественным применением «эффекта лотоса» стало создание покрытий, защищающих поверхности, подверженные воздействию воды.
Нанотехнологи, использующие «эффект лотоса», начали создавать краски, черепицу, ткани и другие покрытия, делая их самоочищающимися, как листья лотоса.
Как был скопирован этот необычный эффект?
Покрытия обрабатывают фторсодержащими веществами или силиконом, или смесью полиэтиленоксида и глюкозы (или сахарозы).
Новые краски позволяют осуществлять самоочищение даже стеклянных поверхностей, например, на крышах зимних садов и теплиц.
Другой метод, важный при окраске автомобилей, делает алюминиевые поверхности супергидрофобными.
Это достигается погружением алюминия в гидроксид натрия.
Следующим шагом является нанесение тонкого слоя перфторонана толщиной 2 нанометра.
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Эффект цветка лотоса
В грязи, и все же идеально чистый цветок лотоса
Именно способность растения «оставаться чистым», даже если оно растет из ила и грязи, привлекла внимание широкого круга научных кругов и теперь известна как «эффект цветка лотоса» или «эффект самоочищения». Он заключается в «крайне низкой смачиваемости поверхности листа», вода просто скатывается с него, не впитываясь и не задерживаясь.
Благодаря настойчивым лабораторным исследованиям ученым удалось имитировать великий секрет чистоты лотоса и использовать нанотехнологии для передачи его в промышленность и наши дома. Это создало совершенно новую отрасль, которая находит широкий спектр применения в области материалов и поверхностей, что облегчает нам жизнь в повседневной жизни.
Секрет эффекта цветка лотоса и нанотехнологии
Несмотря на постоянное воздействие пыли, грязи, дождя и других природных катаклизмов, листья цветка лотоса остаются чистыми и сухими. Ученые обнаружили, что секрет кроется в поверхности его листьев. Тонкие шишки высотой в одну миллиардную метра покрывают поверхность листа и защищают его от воды и грязи. Благодаря этой способности листья лотоса всегда остаются чистыми и сухими даже во время сильного дождя. Исследователи использовали нанотехнологии, чтобы имитировать этот эффект, чтобы создать водонепроницаемые и самоочищающиеся поверхности.
Спасибо, Ваш голос учтён
Комментарий
Что такое «эффект лотоса»?
Электронные микроскопы, использующие более высокое разрешение, которое могут обеспечить энергичные электроны, позволяют учёным чётко наблюдать крошечные структуры. Под электронным микроскопом поверхность листьев лотоса оказывается покрытой крошечными бугорками, каждый из которых имеет высоту около 5-10 мкм и расстояние между ними 10-15 мкм. Эта неровная поверхность сама по себе покрыта воскообразными кристаллами диаметром около
1 нм.
Воскообразная поверхность листьев лотоса гидрофобна. «Гидро» означает воду, а «фобос» по-гречески означает страх. Материал считается гидрофобным, если он не любит воду, или, в зависимости от точки зрения, воде это не нравится. Из-за этого свойства молекулы воды имеют тенденцию собираться вместе, образуя каплю. Таким образом, молекулы воды будут находиться близко друг к другу и далеко от гидрофобной поверхности. Этот водоненавистнический эффект можно рассматривать как химический.
Листья лотоса сверхгидрофобные, то есть с очень большим углом соприкосновения. Они имеют воскообразный материал и неровную структуру поверхности. Таким образом, вода с трудом намокает или растекается по листьям, образуя сферические капли воды. Влага свободно прилипает к поверхности, и малейшее движение листа приведёт к тому, что шарик воды скатится.Частицы грязи обычно свободно лежат на листе, когда капли воды скатываются, они удаляют загрязнения, что приводит к эффекту самоочищения листа.
Применить эффект лотоса к текстилю непросто. Процесс создания гидрофобной поверхности-сложная работа. Материал, который отталкивает всё, должен быть сделан так, чтобы прилипать к ткани. Основным принципом водоотталкивающего средства является сила поверхностного натяжения. Когда вода попадает на обычную ткань, она растекается по поверхности ткани, делая её влажной. Напротив, капля воды на обработанной поверхности ткани останется как таковая и скатится при наклоне. Капля воды не впитывается тканью. То обработанная ткань выдерживает не только воду, но и другие жидкости, такие как кофе, чай, красное вино, пищевое масло, кетчуп.
Лист лотоса не собирает никакой грязи, а представляет собой ряд новаторских и полезных инноваций.