Като непентес, наука и живот
Неомокрящите естествени повърхности могат да се наблюдават при растения и насекоми. Това са например листа от настурция, аквилегия, крила на пеперуди, косми по тялото на водните бръмбари, тъкан от копринени гнезда на някои паяци. „Ефектът на лотоса“ обаче се счита за учебник.
Понятието "ефект на лотос" е въведено от германския ботаник Вилхелм Бартлот през 90-те години, който пръв описва микроструктурата на листната повърхност на цвете (вж. Наука и живот № 2, 2005; № 4, 2012 ).
Повърхността на листата на лотоса съдържа особени шипове с размер няколко микрометра, състоящи се от хидрофобни вещества (восък и др.). Поради такава удивителна структура на повърхността, водата, падаща върху листата, не се разпространява, а "седи" на тръните под формата на сферични капки. Това осигурява значително намаляване на зоната на контакт на течността с повърхността на листа. Той съставлява по-малко от един процент от цялата площ на капката, а ъгълът на контакт може да достигне 170 °. В резултат на това при най-малкото накланяне водата се търкаля от листа, улавяйки частици прах и мръсотия. Изненадващо, дори ако потопите лист от лотос в мътна вода и след това го извадите, той ще остане безупречен.
Въз основа на "ефекта на лотоса" са създадени материали с изключително ниска влажност на водата - суперхидрофобни материали. Те започнаха да ги развиват още през седемдесетте години на миналия век. Първите се появяват през 1986 г. - това са перфлуороалкилови и перфлуорополиетерни материали, предназначени за работа с химически и биологични течности. По-късно са създадени и други материали с изключително ниска омокряемост. През 2007 г. S. Wang и L. Yang от Института по химия на Китайската академия на науките (Пекин) в статията „Определение на суперхидрофобните състояния“, публикувана в списание „Advanced Materials“, изясняват тази концепция. Формално, суперхидрофобните материали се различават от хидрофобните материали по отношение на ъгъла на контакт на капка вода с повърхността (известен също като ъгъл на контакт на намокряне) и ъгъла на преобръщане. Суперхидрофобните материали включват материали, при които контактният ъгъл надвишава 150 °, а капката се търкаля надолу, когато повърхността е наклонена под 10 ° .
Чрез промяна на условията за подготовка и химичния състав на материала, изследователите са разработили покрития с различна степен на омокряне. По този начин бяха решени някои важни приложни проблеми. Примерите включват защита на градските сгради от замърсяване и разрушаване с водоотблъскващи покрития, защита на дрехите и обувките от вода, защита на металите във влажна атмосфера.
Едно от най-забавните приложения за суперхидрофобни покрития идва от екипа на Cyril Dues от Университета в Лион. Със сигурност всеки се е сблъсквал с факта, че струйка чай или вода тече, плъзгайки се по чучура и вместо чаша се оказва на покривката. Френски учени за материали демонстрираха прототип на суперхидрофобен чайник, който избягва този общ недостатък. „Чудото“ на чайника се обяснява с наличието на наноструктурирана хидрофобна външна повърхност на чучура. Неговият ъгъл на контакт е близо до 180o, което кара разлятите капки буквално да отскачат от съда.