Ультрагидрофобность

Свойство материала: исключительная устойчивость к намоканию.

Капля на поверхности лотоса с углом контакта более 146°.

Капля воды падает на супергидрофобную эластичную поверхность.

В химии и материаловедении ультрагидрофобные (или супергидрофобные ) поверхности обладают высокой гидрофобностью , т. е . чрезвычайно трудно смачиваются . Углы контакта капли воды с ультрагидрофобным материалом превышают 150°. ^[1] Это также называют эффектом лотоса , в честь супергидрофобных листьев растения лотоса . Капля, попавшая на такие поверхности, может полностью отскочить, как упругий шарик. ^[2] Взаимодействие прыгающих капель можно еще больше уменьшить, используя специальные супергидрофобные поверхности, которые способствуют нарушению симметрии , ^{[3] [4] [5] [6]} подпрыгивание блинов ^[7] или подпрыгивание чаши с водой. ^{[8] [9]}

Теория

В 1805 году Томас Янг определил угол контакта θ , анализируя силы, действующие на каплю жидкости, покоящуюся на гладкой твердой поверхности, окруженной газом. ^[10]

Капля жидкости лежит на твердой поверхности и окружена газом. Контактный угол θ _C — это угол, образованный жидкостью на границе трех фаз, где жидкость, газ и твердое тело пересекаются.

Капля, покоящаяся на твердой поверхности и окруженная газом, образует характерный краевой угол θ . Если твердая поверхность шероховатая, а жидкость находится в тесном контакте с неровностями твердого тела, капля находится в состоянии Венцеля. Если жидкость лежит на вершинах неровностей, она находится в состоянии Кэсси-Бакстера.

${\displaystyle \gamma _{SG}\ =\gamma _{SL}+\gamma _{LG}\cos {\theta }}$

где

${\displaystyle \gamma _{SG}\ }$= Межфазное натяжение между твердым телом и газом

${\displaystyle \gamma _{SL}\ }$= Межфазное натяжение между твердым телом и жидкостью

${\displaystyle \gamma _{LG}\ }$= Межфазное натяжение между жидкостью и газом

θ можно измерить с помощью гониометра угла контакта .

Венцель определил, что когда жидкость находится в тесном контакте с микроструктурированной поверхностью, θ изменится на θ _W*.

${\displaystyle \cos \theta _{W}*=r\cos \theta }$

где r – отношение фактической площади к проектируемой. ^[11] Уравнение Венцеля показывает, что микроструктурирование поверхности усиливает ее естественные тенденции. Гидрофобная поверхность (та, у которой первоначальный угол смачивания превышает 90°) становится более гидрофобной при микроструктурировании – ее новый угол смачивания становится больше исходного. Однако гидрофильная поверхность (та, у которой исходный угол смачивания менее 90°) становится более гидрофильной при микроструктурировании – ее новый угол смачивания становится меньше исходного. ^[12]

Кэсси и Бакстер обнаружили, что если жидкость подвешена на вершинах микроструктур, θ изменится на θ _CB*.

${\displaystyle \cos \theta _{CB}*=\varphi (\cos \theta +1)-1}$

где φ — доля площади твердого тела, соприкасающаяся с жидкостью. ^[13] Жидкость в состоянии Кэсси-Бакстера более подвижна, чем в состоянии Венцеля.

Можно предсказать, должно ли существовать состояние Венцеля или Кэсси-Бакстера, рассчитав новый контактный угол с помощью обоих уравнений. Если исходить из аргумента минимизации свободной энергии, то соотношение, предсказывающее меньший новый угол контакта, является состоянием, которое наиболее вероятно существует. С математической точки зрения, для существования состояния Кэсси-Бакстера должно выполняться следующее неравенство. ^[14]

${\displaystyle \cos \theta <{\frac {\varphi -1}{r-\varphi }}}$

Недавний альтернативный критерий состояния Кэсси-Бакстер утверждает, что состояние Кэсси-Бакстер существует, когда выполняются следующие два критерия:

1) Силы на линии контакта преодолевают силы тела, вызванные весом неподдерживаемой капли и

2) Микроструктуры достаточно высокие, чтобы жидкость, соединяющая микроструктуры, не касалась их основания. ^[15]

Угол контакта является мерой статической гидрофобности, а гистерезис угла контакта и угол скольжения являются динамическими показателями. Гистерезис угла смачивания — явление, характеризующее неоднородность поверхности. ^[16] Когда пипетка впрыскивает жидкость в твердое вещество, жидкость образует некоторый угол контакта. По мере того, как пипетка вводит больше жидкости, капля будет увеличиваться в объеме, угол контакта увеличится, но ее трехфазная граница останется неподвижной до тех пор, пока она внезапно не выдвинется наружу. Угол контакта, который капля имела непосредственно перед продвижением наружу, называется углом контакта. Угол отступления теперь измеряется путем откачивания жидкости обратно из капли. Капля уменьшится в объеме, угол смачивания уменьшится, но ее трехфазная граница останется неподвижной до тех пор, пока она внезапно не уйдет внутрь. Угол контакта, который капля имела непосредственно перед падением внутрь, называется углом контакта капли. Разница между наступающими и отступающими углами контакта называется гистерезисом угла контакта и может использоваться для характеристики неоднородности поверхности, шероховатости и подвижности. Неоднородные поверхности будут иметь области, препятствующие движению линии контакта. Угол скольжения является еще одной динамической мерой гидрофобности и измеряется путем нанесения капли на поверхность и наклона поверхности до тех пор, пока капля не начнет скользить. Жидкости в состоянии Кэсси-Бакстера обычно демонстрируют меньшие углы скольжения и гистерезис угла смачивания , чем жидкости в состоянии Венцеля.

Простая модель может быть использована для прогнозирования эффективности синтетической микро- или нано-поверхности с учетом ее условного состояния (Венцеля или Кэсси-Бакстера), угла смачивания и гистерезиса угла смачивания . ^[17] Основным фактором этой модели является плотность контактных линий Λ , которая представляет собой общий периметр неровностей на заданной единице площади.

Образец гидрофобной поверхности, состоящий из квадратных столбиков. Λ = 4 х / у ²

Критическая плотность линий контакта Λ _C является функцией объемных и поверхностных сил, а также площади проекции капли.

${\displaystyle \Lambda _{C}={\frac {-\rho {g}{V^{1/3}}{\Big (}{\Big (}{\frac {1-\cos(\theta _{a})}{\sin(\theta _{a})}}{\Big )}{\Big (}3+{\Big (}{\frac {1-\cos(\theta _{a})}{\sin(\theta _{a})}}{\Big )}^{2}{\Big )}{\Big )}^{2/3}}{(36\pi )^{1/3}\gamma \cos(\theta _{a,0}+w-90)}}}$

где

ρ = плотность капли жидкости

g = ускорение свободного падения

V = объем капли жидкости

θ _a = кажущийся угол контакта вперед

θ _{a ,0} = угол смачивания гладкой подложки

γ = поверхностное натяжение жидкости

w = угол стены башни

Если Λ > Λ _C , капли подвешены в состоянии Кэсси-Бакстера. В противном случае капля коллапсирует в состояние Венцеля.

Чтобы вычислить обновленные углы контакта при наступлении и отступлении в состоянии Кэсси-Бакстер, можно использовать следующие уравнения.

${\displaystyle \theta _{a}=\lambda _{p}(\theta _{a,0}+w)+(1-\lambda _{p})\theta _{air}}$

${\displaystyle \theta _{r}=\lambda _{p}\theta _{r,0}+(1-\lambda _{p})\theta _{air}}$

а также состояние Венцеля:

${\displaystyle \theta _{a}=\lambda _{p}(\theta _{a,0}+w)+(1-\lambda _{p})\theta _{a,0}}$

${\displaystyle \theta _{r}=\lambda _{p}(\theta _{r,0}-w)+(1-\lambda _{p})\theta _{r,0}}$

где

λ _p = линейная доля линии контакта на неровностях

θ _{r ,0} = угол смачивания гладкой подложки

θ _air = угол контакта между жидкостью и воздухом (обычно принимается равным 180°).

Унитарные и иерархические структуры шероховатости

М. Носоновский и Б. Бхушан исследовали влияние унитарных (неиерархических) структур микро- и наношероховатостей, а также иерархических структур (микрошероховатостей, покрытых наношероховатостями). ^[18] Они обнаружили, что иерархическая структура необходима не только для высокого угла контакта, но и для стабильности границ раздела вода-твердое тело и вода-воздух (композитный интерфейс). Из-за внешнего возмущения на границе раздела жидкость–воздух может образоваться стоячая капиллярная волна. Если амплитуда капиллярной волны больше высоты выступа, жидкость может коснуться впадины между выступами; и если угол, под которым жидкость соприкасается с твердым телом, больше h ₀ , то жидкости энергетически выгодно заполнить впадину. Влияние капиллярных волн более выражено для небольших неровностей, высота которых сравнима с амплитудой волны. Пример этого можно увидеть в случае унитарной шероховатости, когда амплитуда шероховатостей очень мала. Именно поэтому вероятность нестабильности унитарного интерфейса будет очень высока. Однако в недавнем исследовании Эяль Биттаун и Абрахам Мармур обнаружили, что многоуровневая шероховатость не обязательно важна для супергидрофобности, но полезна для механической стабильности поверхности. ^[19]

Примеры в природе

Многие очень гидрофобные материалы, встречающиеся в природе, основаны на законе Кэсси и являются двухфазными на субмикрометровом уровне. Тонкие волоски некоторых растений гидрофобны и предназначены для использования растворяющих свойств воды для привлечения и удаления грязи, блокирующей солнечный свет, с их фотосинтетической поверхности. Вдохновленные эффектом лотоса , было разработано множество функциональных супергидрофобных поверхностей. ^[20]

Water striders are insects that live on the surface film of water, and their bodies are effectively unwettable due to specialized hairpiles called hydrofuge; many of their body surfaces are covered with these specialized "hairpiles", composed of tiny hairs spaced so closely that there are more than one thousand microhairs per mm, which creates a hydrophobic surface.^[21] Similar hydrofuge surfaces are known in other insects, including aquatic insects that spend most of their lives submerged, with hydrophobic hairs preventing entry of water into their respiratory system. The skin surface of some species of lizards, such as geckos^[22] and anoles,^[23] has also been documented as highly hydrophobic, and may facilitate self-cleaning^[24] or underwater breathing.^[25]

Some birds are great swimmers, due to their hydrophobic feather coating. Penguins are coated in a layer of air and can release that trapped air to accelerate rapidly when needing to jump out of the water and land on higher ground. Wearing an air coat when swimming reduces the drag and also acts as a heat insulator.

Recent research

Cutting a water droplet using a superhydrophobic knife on superhydrophobic surfaces.

Water droplets rolling down a 5° tilted superhydrophobic surface.

Dettre and Johnson discovered in 1964 that the superhydrophobic lotus effect phenomenon was related to rough hydrophobic surfaces, and they developed a theoretical model based on experiments with glass beads coated with paraffin or TFE telomer. The self-cleaning property of superhydrophobic micro-nanostructured surfaces was reported in 1977.^[26] Perfluoroalkyl, perfluoropolyether and RF plasma formed superhydrophobic materials were developed, used for electrowetting and commercialized for bio-medical applications between 1986 and 1995.^{[27][28][29][30]} Other technology and applications have emerged since the mid 1990s.^[31] A durable superhydrophobic hierarchical composition, applied in one or two steps, was disclosed in 2002 comprising nano-sized particles ≤ 100 nanometers overlaying a surface having micrometer-sized features or particles ≤ 100 µm. The larger particles were observed to protect the smaller particles from mechanical abrasion.^[32] Durable, optically transparent superhydrophobic and oleophobic coatings were developed in 2012 comprising nano particles in the 10 to 100 nm size range.^{[33][34][35][36][37]}

Исследования супергидрофобности недавно ускорились после публикации письма, в котором сообщалось об искусственных супергидрофобных образцах, полученных путем затвердевания димера алкилкетена (АКД) в наноструктурированную фрактальную поверхность. ^[38] С тех пор во многих статьях были представлены методы изготовления супергидрофобных поверхностей, включая осаждение частиц, ^[39] золь-гель- методы, ^[40] плазменную обработку, ^[41] осаждение из паровой фазы, ^[39] и методы литья. ^[42] Текущие возможности для исследовательского воздействия заключаются в основном в фундаментальных исследованиях и практическом производстве. ^[43] Недавно возникли дебаты относительно применимости моделей Венцеля и Кэсси-Бакстера. В эксперименте, направленном на то, чтобы бросить вызов теории поверхностной энергии модели Венцеля и Кэсси-Бакстер и продвинуть перспективу линии контакта, капли воды были помещены на гладкое гидрофобное пятно в грубом гидрофобном поле, на грубое гидрофобное пятно в гладком гидрофобном поле. и гидрофильное пятно в гидрофобном поле. ^[44] Эксперименты показали, что химия поверхности и геометрия линии контакта влияют на угол контакта и гистерезис угла контакта, но площадь поверхности внутри линии контакта не оказывает никакого влияния. Также был предложен аргумент о том, что увеличение зубчатости линии контакта увеличивает подвижность капель. ^[45] Один из методов экспериментального измерения зубчатости линии контакта использует плавление металла с низкой температурой плавления и нанесение его на микро/наноструктурированные поверхности. Когда металл остынет и затвердеет, его снимают с поверхности, переворачивают и проверяют микрогеометрию линии контакта. ^[46]

Было предпринято несколько попыток создать поверхность с настраиваемой смачиваемостью. С целью спонтанной подвижности капель поверхность может быть изготовлена ​​с различной шириной и расстоянием между башнями, чтобы постепенно увеличивать свободную энергию поверхности. ^[47] Тенденция показывает, что по мере увеличения ширины башни барьер свободной энергии становится больше, а угол контакта падает, что снижает гидрофобность материала. Увеличение расстояния между башнями увеличит угол контакта, но также увеличит барьер свободной энергии. Капли естественным образом движутся к областям со слабой гидрофобностью, поэтому, чтобы заставить каплю самопроизвольно перемещаться из одного места в другое, идеальная поверхность должна состоять из башен небольшой ширины с большим расстоянием до башен большой ширины с небольшим расстоянием. Одним из недостатков этого спонтанного движения является сопротивление движению неподвижных капель. Первоначальное движение капли требует внешнего стимула, будь то что-то большое, например, вибрация поверхности, или такое маленькое, как простой «толчок» шприца, когда он высвобождается из иглы.

Примером легко настраиваемой смачиваемости являются специально разработанные ткани. ^[48] ​​Растягивая коммерческую ткань с нанесенным окунанием покрытием, углы контакта обычно увеличивались. Во многом это вызвано увеличением расстояния между башнями. Однако эта тенденция не продолжается в сторону большей гидрофобности при более высокой деформации. В конце концов, состояние Кэсси-Бакстера достигает нестабильности и переходит в состояние Венцеля, пропитывая ткань.

Примером биомиметического супергидрофобного материала в нанотехнологиях является нанопиновая пленка . В одном исследовании представлена ​​поверхность пентоксида ванадия V ₂ O ₅ , которая может обратимо переключаться между супергидрофобностью и супергидрофильностью под воздействием УФ-излучения. ^[49] Согласно исследованию, любую поверхность можно модифицировать таким образом, нанеся суспензию розообразных частиц V ₂ O ₅ , например, с помощью струйного принтера . И снова гидрофобность вызывается межламинарными воздушными карманами (отделенными расстоянием 2,1 нм ). Также объясняется влияние ультрафиолета. УФ-свет создает электронно-дырочные пары , при этом дырки реагируют с кислородом решетки, создавая поверхностные кислородные вакансии, в то время как электроны восстанавливают V ⁵⁺ до V ³⁺ . Кислородные вакансии встречаются с водой, и это поглощение воды поверхностью ванадия делает его гидрофильным. При длительном хранении в темноте вода заменяется кислородом, и гидрофильность снова теряется.

Другой пример биомиметической поверхности — микроцветы на обычных полимерных поликарбонатах. ^[50] Бинарные микро/нано структуры (MNBS) имитируют типичную микро/наноструктуру листа лотоса. Эти микроцветки обладают наноразмерными свойствами, которые повышают гидрофобность поверхности без использования покрытий с низкой поверхностной энергией. Создание супергидрофобной поверхности за счет фазового разделения, вызванного паром, при различной относительной влажности окружающей среды привело к аналогичному изменению угла смачивания поверхности. Подготовленные поверхности имеют углы контакта более 160° с типичными углами скольжения около 10°. Недавнее исследование выявило на листе таро микроструктуру, напоминающую соты, которая делает лист супергидрофобным. Измеренный угол контакта листа таро в этом исследовании составляет около 148 градусов. ^[51]

Покрытия с низкой поверхностной энергией также могут обеспечить супергидрофобную поверхность. Самособирающееся монослойное (SAM) покрытие может обеспечить такие поверхности. Чтобы сохранить гидрофобную поверхность, головные группы тесно связываются с поверхностью, в то время как гидрофобные мицеллы тянутся далеко от поверхности. Варьируя количество SAM, наносимого на подложку, можно изменять степень гидрофобности. Определенные супергидрофобные SAM имеют гидрофобную головную группу, связывающуюся с субстратом. В одной из таких работ 1-додекантиол (DT; CH ₃ (CH ₂ ) ₁₁ SH ) собран на композитной подложке Pt/ZnO/SiO ₂ , что дает угол смачивания 170,3°. ^[52] Монослои также можно удалить с помощью источника УФ-излучения, что уменьшит гидрофобность. Простой метод изготовления позволяет за один этап создать как микроструктуру, так и низкое поверхностное натяжение, используя октадецилтрихлорсилан (ОТС). ^[53]

Супергидрофобные поверхности способны стабилизировать эффект Лейденфроста , делая слой пара стабильным. После образования парового слоя охлаждение никогда не разрушает слой, и пузырьковое кипение не происходит; вместо этого слой медленно расслабляется, пока поверхность не остынет. ^[54]

Изготовление супергидрофобных полимерных поверхностей с контролируемой геометрией может быть дорогостоящим и трудоемким, но небольшое количество коммерческих источников ^{предоставляет образцы для} исследовательских лабораторий.

Возможные применения

Тест супергидрофобной краски.

Активные недавние исследования супергидрофобных материалов могут в конечном итоге привести к их промышленному применению. Некоторые попытки изготовления супергидрофобной поверхности включают имитацию поверхности листа лотоса, а именно двухуровневую характеристику. Для этого требуются микромасштабные поверхности с обычно наноразмерными элементами поверх них. Например, сообщалось о простом способе покрытия хлопчатобумажной ткани частицами диоксида кремния ^[55] или титана ^[56] золь-гель- методом, что защищает ткань от УФ-излучения и делает ее супергидрофобной. Аналогично, наночастицы кремнезема можно наносить поверх уже гидрофобной углеродной ткани. ^[57] Углеродная ткань сама по себе считается гидрофобной, но не считается супергидрофобной, поскольку ее контактный угол не превышает 150°. Благодаря адгезии наночастиц диоксида кремния достигаются углы контакта до 162°. Использование наночастиц кремнезема также представляет интерес для разработки прозрачных гидрофобных материалов для лобовых и самоочищающихся стекол автомобилей. ^[58] Покрывая уже прозрачную поверхность нанокремнеземом в концентрации около 1 мас.%, углы контакта капель можно увеличить до 168° при угле скольжения 12°.

Сообщается об эффективной процедуре придания линейному полиэтилену низкой плотности супергидрофобности и, следовательно, самоочищаемости; ^[59] 99% грязи, осаждающейся на такой поверхности, легко смывается. Узорчатые супергидрофобные поверхности также перспективны для использования в лабораторных микрофлюидных устройствах и могут значительно улучшить поверхностный биоанализ. ^[60] В текстильной промышленности под супергидрофобностью понимают статические углы скатывания воды, составляющие 20° или меньше. Примером супергидрофобного эффекта в реальных условиях является команда Alinghi на Кубке Америки, использующая специально обработанные парусные куртки. Обработка состоит из частиц микрометрового размера в сочетании с традиционной химией фтора.

Недавно была разработана супергидрофобная бумага, которая обладает уникальными свойствами для применения в бумажной электронике и медицинской промышленности. ^[61] Бумага синтезируется на органической свободной среде, что делает ее экологически чистой. Бумага обладает антимикробными свойствами, поскольку не удерживает влагу, что делает ее идеальной для хирургического применения. Эта бумага может стать огромным прорывом для индустрии электроники, основанной на бумаге. Устойчивость к водным и органическим растворителям делает его идеальным выбором при разработке электронных датчиков и чипов. Обнаружение аналитов на коже теперь возможно без повреждения и постоянной замены электродов, поскольку эта бумага невосприимчива к поту. Эта область материаловедения с ее бесконечными приложениями, несомненно, будет еще более изучена.

Недавним применением гидрофобных структур и материалов стала разработка чипов микротопливных элементов. Реакции внутри топливного элемента производят отходящий газ CO ₂ , который можно выводить через эти гидрофобные мембраны. ^[62] Мембрана состоит из множества микрополостей, которые позволяют газу выходить, а ее гидрофобность предотвращает утечку жидкого топлива. Подается больше топлива, чтобы заменить объем, ранее удерживаемый отходящими газами, и реакция может продолжаться.

Широко известно применение ультрагидрофобных поверхностей в теплообменниках ^[63] , где они могут улучшить сбрасывание капель и даже вызвать конденсацию прыгающих капель, что потенциально возможно для электростанций, систем отопления, кондиционирования воздуха и опреснения . ^[64] Оксиды редкоземельных металлов, которые, как обнаружено, обладают по своей природе гидрофобными поверхностями, предлагают альтернативу поверхностным покрытиям, позволяя разрабатывать термически стабильные гидрофобные поверхности для теплообменников, работающих при высоких температурах. ^[65] Также были разработаны ультрагидрофобные опреснительные мембраны для мембранной дистилляции. изготовлены для повышения устойчивости к загрязнению ^[66] , которые могут быть эффективно изготовлены с помощью химического осаждения из паровой фазы . ^[67]

Было также высказано предположение, что супергидрофобные поверхности могут также отталкивать лед или предотвращать накопление льда, что приводит к явлению ледофобности . Однако не каждая супергидрофобная поверхность является ледофобной ^[68] , и этот подход все еще находится в стадии разработки. ^[69] В частности, образование инея по всей поверхности неизбежно в результате нежелательного распространения волны замерзания между каплями, инициируемого краями образца. Более того, образование инея напрямую приводит к увеличению прилипания инея, что создает серьезные проблемы для последующего процесса размораживания. Путем создания иерархической поверхности можно подавить распространение волны замерзания между каплями и ускорить удаление льда/инея. Улучшенные характеристики в основном обусловлены активацией микромасштабного краевого эффекта на иерархической поверхности, который увеличивает энергетический барьер для образования ледяных мостиков, а также создает жидкую смазку во время процесса противообледенения/размораживания. ^[70]

Способность упаковки полностью опорожнить вязкую жидкость в некоторой степени зависит от поверхностной энергии внутренних стенок контейнера. Использование супергидрофобных поверхностей полезно, но его можно дополнительно улучшить за счет использования новых поверхностей, пропитанных смазкой. ^[71]

Смотрите также

• Измеритель угла контакта
• гидрофоб
• Шкалы гидрофобности
• Эффект лотоса
• Супергидрофобное покрытие

Рекомендации

1. Ван, Шутао; Цзян, Л. (2007). «Определение супергидрофобных состояний». Передовые материалы . 19 (21): 3423–3424. Бибкод : 2007AdM....19.3423W. дои : 10.1002/adma.200700934. S2CID  138017937.
2. Ричард, Денис; Клане, Кристоф; Кере, Дэвид (июнь 2002 г.). «Время контакта прыгающей капли». Природа . 417 (6891): 811. дои : 10.1038/417811a . PMID  12075341. S2CID  39405131.
3. Морган, Джеймс (21 ноября 2013 г.). «Водонепроницаемая поверхность самая сухая на свете». Новости BBC . Проверено 19 августа 2020 г.
4. «Физики преодолевают теоретический временной барьер при отскакивании капель (с видео)» . физ.орг . Проверено 19 августа 2020 г.
5. Берд, Джеймс С.; Диман, Раджив; Квон, Хёк-Мин; Варанаси, Крипа К. (ноябрь 2013 г.). «Уменьшение времени контакта прыгающей капли». Природа . 503 (7476): 385–388. Бибкод : 2013Natur.503..385B. дои : 10.1038/nature12740. ISSN  1476-4687. PMID  24256803. S2CID  1329448.
6. Готье, Анаис; Саймон, Шон; Клане, Кристоф; Кере, Дэвид (11 августа 2015 г.). «Воздействие воды на супергидрофобные макротекстуры». Природные коммуникации . 6 (1): 8001. Бибкод : 2015NatCo...6.8001G. дои : 10.1038/ncomms9001 . ISSN  2041-1723. ПМЦ 4918367 . ПМИД  26259509. 
7. Лю, Яхуа; Мевиус, Лиза; Сюй, Синьпэн; Цянь, Течжэн; Йоманс, Джулия М.; Ван, Цзуанкай (8 июня 2014 г.). «Блин, подпрыгивающий на супергидрофобных поверхностях». Физика природы . 10 (7): 515–519. arXiv : 1406.3203 . Бибкод : 2014NatPh..10..515L. дои : 10.1038/nphys2980. ПМК 5444522 . ПМИД  28553363. 
8. «Как сделать лучший плащ из крошечных «миш для воды»» . Экономист . ISSN  0013-0613 . Проверено 19 августа 2020 г.
9. Жирар, Анри-Луи; Сото, Дэн; Варанаси, Крипа К. (23 июля 2019 г.). «Водяные чаши: уменьшение воздействия взаимодействия капель за счет перенаправления импульса». АСУ Нано . 13 (7): 7729–7735. doi : 10.1021/acsnano.9b01301. ISSN  1936-0851. PMID  31243952. S2CID  195695075.
10. Янг, Т. (1805). «Очерк сцепления жидкостей». Фил. Пер. Р. Сок. Лонд. 95 : 65–87. дои : 10.1098/rstl.1805.0005 . S2CID  116124581.
11. Венцель, Р.Н. (1936). «Сопротивление твердых поверхностей смачиванию водой». Индийский англ. Хим . 28 (8): 988–994. дои : 10.1021/ie50320a024.
12. де Жен, Пьер-Жиль (2004). Капиллярность и явления смачивания . Спрингер. ISBN 978-0-387-00592-8.^{[ нужна страница ]}
13. Кэсси, ABD; Бакстер, С. (1944). «Смачиваемость пористых поверхностей». Труды Фарадеевского общества . 40 : 546. дои : 10.1039/tf9444000546.
14. Кере, Дэвид (1 ноября 2005 г.). «Неприлипающие капли». Отчеты о прогрессе в физике . 68 (11): 2495–2532. Бибкод : 2005RPPH...68.2495Q. дои : 10.1088/0034-4885/68/11/R01. S2CID  121128710.
15. Extrand, CW (июнь 2004 г.). «Критерии ультралиофобных поверхностей». Ленгмюр . 20 (12): 5013–5018. дои : 10.1021/la036481s. ПМИД  15984262.
16. Джонсон, Рулон Э.; Деттре, Роберт Х. (июль 1964 г.). «Гистерез контактного угла. III. Исследование идеализированной неоднородной поверхности». Журнал физической химии . 68 (7): 1744–1750. дои : 10.1021/j100789a012.
17. Extrand, CW (октябрь 2002 г.). «Модель контактных углов и гистерезиса на шероховатых и ультрафобных поверхностях». Ленгмюр . 18 (21): 7991–7999. дои : 10.1021/la025769z.
18. Михаил, Носоновский; Бхушан, Бхарат (март 2007 г.). «Иерархическая шероховатость делает супергидрофобные состояния стабильными». Микроэлектронная инженерия . 84 (3): 382–386. дои : 10.1016/j.mee.2006.10.054.
19. Биттаун, Эяль; Мармур, Авраам (20 сентября 2012 г.). «Роль многоуровневой шероховатости в эффекте лотоса: важна ли она для супергидрофобности?». Ленгмюр . 28 (39): 13933–13942. дои : 10.1021/la3029512. ПМИД  22946829.
20. Ван, ST; Лю, Хуан; Цзян, Лэй (2006). Новейший процесс на биотехнологической поверхности со специальной смачиваемостью . Ежегодный обзор наноисследований. Том. 1. С. 573–628. дои : 10.1142/9789812772374_0013. ISBN 978-981-277-237-4.
21. Уорд, СП (1992). Экология водных насекомых: 1. Биология и среда обитания . Нью-Йорк: Wiley & Sons. стр. 74, 96, 172, 180. ISBN. 978-0-471-55007-5.
22. Ридель, Джендриан; Вуко, Мэтью Джон; Бломберг, Симона П.; Шварцкопф, Лин (2020). «Гидрофобность кожи как приспособление к самоочищению у гекконов». Экология и эволюция . 10 (11): 4640–4651. Бибкод : 2020EcoEv..10.4640R. дои : 10.1002/ece3.6218. ISSN  2045-7758. ПМЦ 7297746 . ПМИД  32551049. 
23. Беккенс, Саймон; Теммерман, Мари; Горб, Станислав Н.; Нето, Кьяра; Уайтинг, Мартин Дж.; Ван Дамм, Рауль (13 октября 2021 г.). «Конвергентная эволюция микроархитектуры поверхности кожи и повышенная гидрофобность кожи у полуводных ящериц-аноли». Журнал экспериментальной биологии . 224 (19): jeb242939. дои : 10.1242/jeb.242939. ISSN  0022-0949. ПМЦ 8541734 . ПМИД  34642763. 
24. Уотсон, Грегори С.; Грин, Дэвид В.; Шварцкопф, Лин; Ли, Синь; Крибб, Бронвен В.; Мира, Сверре; Уотсон, Иоланта А. (15 июля 2015 г.). «Микро/наноструктура кожи геккона – низкая адгезия, супергидрофобная, не смачивающая, самоочищающаяся, биосовместимая, антибактериальная поверхность». Акта Биоматериалы . 21 : 109–122. doi :10.1016/j.actbio.2015.03.007. ISSN  1742-7061. ПМИД  25772496.
25. Бочча, Кристофер К.; Сверк, Линдси; Аяла-Варела, Фернандо П.; Бочча, Джеймс; Борхес, Изабела Л.; Эступиньян, Камило Андрес; Мартин, Александра М.; Мартинес-Гримальдо, Рамон Э.; Овалье, Себастьян; Сентивасан, Шрирам; Тояма, Кен С. (12 июля 2021 г.). «Повторяющаяся эволюция подводного дыхания у ныряющих ящериц Anolis». Современная биология . 31 (13): 2947–2954.е4. дои : 10.1016/j.cub.2021.04.040 . ISSN  0960-9822. PMID  33984265. S2CID  234495677.
26. Бартлотт, Вильгельм; Элер, Неста (1977). Растровая электронная микроскопия эпидермиса-облака сперматофитов . Tropische und subtropische Pflanzenwelt (на немецком языке). п. 110. ИСБН 978-3-515-02620-8.
27. Дж. Браун. «Патент США 4 911 782».
28. Дж. Браун. «Патент США 5 200 152».
29. Национальный научный фонд. «Цитометр с остановленным потоком».
30. Дж. Браун. «Патент США 5 853 894».
31. Бартлотт, Вильгельм; К. Найнхейс (1997). «Чистота священного лотоса или спасение от загрязнения биологических поверхностей». Планта . 202 (1): 1–8. Бибкод : 1997Plant.202....1B. дои : 10.1007/s004250050096. S2CID  37872229.
32. Дж. Браун. «Патент США 6767587».
33. Дж. Браун. «Патент США 8 785 556».
34. Ченг, Ян-Цзы; Родак, Дэниел Э. (4 апреля 2005 г.). «Является ли лист лотоса супергидрофобным?». Письма по прикладной физике . 86 (14): 144101. Бибкод : 2005ApPhL..86n4101C. дои : 10.1063/1.1895487.
35. Наре, RD; Бейсенс, Д.А. (июль 2006 г.). «Конденсация воды на супергидрофобной поверхности шипа». Письма по еврофизике . 75 (1): 98–104. Бибкод : 2006EL.....75...98N. doi : 10.1209/epl/i2006-10069-9. S2CID  250919483.
36. Лай, SCS (август 2003 г.). Подражание природе: Физическая основа и искусственный синтез эффекта Лотоса (PDF) (Отчет).
37. Кох, Керстин; Бхушан, Бхарат; Бартлотт, Вильгельм (2008). «Разнообразие строения, морфологии и увлажнения поверхности растений». Мягкая материя . 4 (10): 1943. Бибкод : 2008SMat....4.1943K. дои : 10.1039/b804854a.
38. Онда, Т.; Сибуичи, С.; Сато, Н.; Цудзи, К. (1996). «Суперводоотталкивающие фрактальные поверхности». Ленгмюр . 12 (9): 2125–2127. дои : 10.1021/la950418o.
39. Мива, Масаси; Накадзима, Акира; Фудзисима, Акира; Хасимото, Кадзухито; Ватанабэ, Тошия (июнь 2000 г.). «Влияние шероховатости поверхности на углы скольжения капель воды на супергидрофобных поверхностях». Ленгмюр . 16 (13): 5754–5760. дои : 10.1021/la991660o.
40. Ширклифф, Нью-Джерси; Макхейл, Дж.; Ньютон, Мичиган; Перри, CC (2003). «По своей сути супергидрофобные кремнийорганические золь-гель пены». Ленгмюр . 19 (14): 5626–5631. дои : 10.1021/la034204f.
41. Тир, Министерство здравоохранения; Спанос, КГ; Ридли, П.; Кинмонд, Э.Дж.; Рукуль, В.; Бадьял, JPS; Брюэр, ЮАР; Коулсон, С.; Уиллис, К. (ноябрь 2002 г.). «Импульсное плазменное осаждение супергидрофобных наносфер». Химия материалов . 14 (11): 4566–4571. дои : 10.1021/cm011600f.
42. Бико, Дж; Марзолин, К; Кере, Д. (15 сентября 1999 г.). «Жемчужные капли». Письма по еврофизике (EPL) . 47 (6): 743–744. Бибкод : 1999EL.....47..743B. дои : 10.1209/epl/i1999-00453-y .
43. Янгблад, Джеффри П.; Соттос, Нэнси Р. (31 января 2011 г.). «Биоинспирированные материалы для самоочищения и самовосстановления». Вестник МРС . 33 (8): 732–741. дои : 10.1557/mrs2008.158 .
44. Гао, ЖК; Маккарти, Ти Джей (2007). «Как Венцель и Кэсси ошибались». Ленгмюр . 23 (7): 3762–3765. дои : 10.1021/la062634a. ПМИД  17315893.
45. Чен, В; Фадеев Александр Юрьевич; Се, Мэн Че; Онер, Дидем; Янгблад, Джеффри; Маккарти, Томас Дж. (1999). «Ультрагидрофобные и ультралиофобные поверхности: некоторые комментарии и примеры». Ленгмюр . 15 (10): 3395–3399. дои : 10.1021/la990074s.
46. Кэннон, Эндрю Х; Кинг, Уильям П. (28 мая 2010 г.). «Визуализация явлений линии контакта на микроструктурированных супергидрофобных поверхностях». Журнал вакуумной науки и технологий . 28 (3): Л21. Бибкод : 2010JVSTB..28L..21C. дои : 10.1116/1.3432124.
47. Фан, Гопин; Ли, Вэнь; Ван, Сюфэн; Цяо, Гуаньцзюнь (21 октября 2008 г.). «Движение капель на разработанных микротекстурированных супергидрофобных поверхностях с настраиваемой смачиваемостью». Ленгмюр . 24 (20): 11651–11660. дои : 10.1021/la802033q. ПМИД  18788770.
48. Чхве, Вончже; Тутея, Аниш; Чхатре, Шриранг; Мабри, Джозеф М.; Коэн, Роберт Э.; МакКинли, Гарет Х. (5 июня 2009 г.). «Ткани с настраиваемой олеофобностью». Передовые материалы . 21 (21): 2190–2195. Бибкод : 2009AdM....21.2190C. дои : 10.1002/adma.200802502. hdl : 1721.1/59316 . S2CID  135877014.
49. Лим, Хо Сун; Квак, Донхун; Ли, Дон Юн; Ли, Сын Гу; Чо, Килвон (апрель 2007 г.). «Обратимое переключение розовидной пленки оксида ванадия под действием УФ-излучения между супергидрофобностью и супергидрофильностью». Журнал Американского химического общества . 129 (14): 4128–4129. дои : 10.1021/ja0692579. ПМИД  17358065.
50. Чжао, Нин; Сюй, Цзянь; Се, Цюндан; Вэн, Лихуэй; Го, Синлинь; Чжан, Сяоли; Ши, Лянхэ (5 июля 2005 г.). «Изготовление биомиметического супергидрофобного покрытия с микронанобинарной структурой». Макромолекулярная быстрая связь . 26 (13): 1075–1080. дои : 10.1002/marc.200500188.
51. Кумар, Маниш; Бхардвадж (2020). «Смачивающие характеристики листа Colocasia esculenta (Taro) и его биотехнологическая поверхность». Научные отчеты . 10 (1): 935. Бибкод : 2020НатСР..10..935К. дои : 10.1038/s41598-020-57410-2. ПМК 6976613 . ПМИД  31969578. 
52. Яо, Кэ Синь; Цзэн, Хуа Чунь (16 декабря 2008 г.). «Изготовление и поверхностные свойства композиционных пленок SAM/Pt/ZnO/SiO ₂ ». Ленгмюр . 24 (24): 14234–14244. дои : 10.1021/la802528y. ПМИД  19360946.
53. Чжан, Лишен; Чжоу, Элвин Г.; Сан, Бриджитта Р.; Чен, Кеннеди С.; Ю, Хуа-Чжун (12 февраля 2021 г.). «Функциональные и универсальные супергидрофобные покрытия путем стехиометрической силанизации». Природные коммуникации . 12 (1): 982. Бибкод : 2021NatCo..12..982Z. дои : 10.1038/s41467-021-21219-y. ISSN  2041-1723. ПМЦ 7881188 . ПМИД  33579959. 
54. Вакарельский, Иван У.; Патанкар, Нилеш А.; Марстон, Джереми О.; Чан, Дерек Ю.К.; Тороддсен, Сигурдур Т. (12 сентября 2012 г.). «Стабилизация парового слоя Лейденфроста текстурированными супергидрофобными поверхностями». Природа . 489 (7415): 274–277. Бибкод : 2012Natur.489..274V. дои : 10.1038/nature11418. PMID  22972299. S2CID  4411432.
55. Сюэ, Чао-Хуа; Цзя, Шунь-Тянь; Чжан, Цзин; Тянь, Ли-Цян; Чен, Хун-Чжэн; Ван, Манг (12 января 2016 г.). «Подготовка супергидрофобных поверхностей на хлопчатобумажных тканях». Наука и технология перспективных материалов . 9 (3): 035008. Бибкод : 2008STAdM...9c5008X. дои : 10.1088/1468-6996/9/3/035008. ПМК 5099662 . ПМИД  27878005. 
56. Сюэ, Чао-Хуа; Цзя, Шунь-Тянь; Чен, Хун-Чжэн; Ван, Манг (12 января 2016 г.). «Супергидрофобные хлопчатобумажные ткани, полученные золь-гель покрытием TiO2 и гидрофобизацией поверхности». Наука и технология перспективных материалов . 9 (3): 035001. Бибкод : 2008STAdM...9c5001X. дои : 10.1088/1468-6996/9/3/035001. ПМК 5099655 . ПМИД  27877998. 
57. Се, Чиен-Те; Ву, Фан-Лин; Ян, Шу-Ин (август 2008 г.). «Супергидрофобность композитных нано/микроструктур: углеродные ткани, покрытые наночастицами кремнезема». Технология поверхностей и покрытий . 202 (24): 6103–6108. doi :10.1016/j.surfcoat.2008.07.006.
58. Су, Чанхун; Ли, Цзюнь; Гэн, Хунбин; Ван, Цинцзюнь; Чен, Цинминь (декабрь 2006 г.). «Изготовление оптически прозрачной супергидрофобной поверхности путем внедрения нанокремнезема». Прикладная наука о поверхности . 253 (5): 2633–2636. Бибкод : 2006APSS..253.2633S. дои : 10.1016/j.apsusc.2006.05.038.
59. Юань, Чжицин; Чен, Хун; Чжан, Цзидэ; Чжао, Децзянь; Лю, Юеджун; Чжоу, Сяоюань; Ли, Сун; Ши, Пу; Тан, Цзяньсинь; Чен, Синь (2008). «Получение и характеристика самоочищающегося стабильного супергидрофобного линейного полиэтилена низкой плотности». Наука и технология перспективных материалов . 9 (4): 045007. Бибкод : 2008STAdM...9d5007Y. дои : 10.1088/1468-6996/9/4/045007. ПМК 5099649 . ПМИД  27878035. 
60. Рессин, Антон; Марко-Варга, Дьёрдь; Лорел, Томас (2007). Технология пористых кремниевых белковых микрочипов и ультра-/супергидрофобные состояния для улучшения биоаналитических результатов . Ежегодный обзор биотехнологии. Том. 13. С. 149–200. дои : 10.1016/S1387-2656(07)13007-6. ISBN 978-0-444-53032-5. ПМИД  17875477.
61. Байдья, Авиджит; Ганайи, Мохд Ажардин; Джакка Равиндран, Свати; Там, Кам Чиу; Дас, Сарит Кумар; Рас, Робин ХА; Прадип, Талаппил (27 октября 2017 г.). «Производство прочной и многофункциональной супергидрофобной бумаги без органических растворителей из строительных блоков нановолокон из фторированной целлюлозы на водной основе». АСУ Нано . 11 (11): 11091–11099. дои : 10.1021/acsnano.7b05170 . ПМИД  29059514.
62. Хур, Джанет И.; Мэн, Деннис Д.; Ким, Чан-Джин (2010). «Мембранный микрочип топливных элементов, работающий за счет самооткачки топливно-окислительной смеси». 2010 23-я Международная конференция IEEE по микроэлектромеханическим системам (MEMS) . стр. 168–71. дои : 10.1109/MEMSYS.2010.5442538. ISBN 978-1-4244-5761-8. S2CID  36575746.
63. Милькович, Ненад; Энрайт, Райан; Ван, Эвелин Н. (13 февраля 2012 г.). «Влияние морфологии капель на динамику роста и теплообмен при конденсации на супергидрофобных наноструктурированных поверхностях». АСУ Нано . 6 (2): 1776–1785. дои : 10.1021/nn205052a. hdl : 1721.1/85004 . PMID  22293016. S2CID  16701438.
64. Варсингер, Дэвид EM; Сваминатан, Джайчандер; Масваде, Лэйт А.; Линхард В., Джон Х. (октябрь 2015 г.). «Супергидрофобные поверхности конденсатора для мембранной дистилляции с воздушным зазором». Журнал мембранной науки . 492 : 578–587. doi :10.1016/j.memsci.2015.05.067. hdl : 1721.1/102500 .
65. Кемсли, Джиллиан (28 января 2013 г.). «Оксиды редкоземельных металлов по своей природе гидрофобны». Новости химии и техники . 91 (4): 31.
66. Варсингер, Дэвид М.; Серви, Амелия; Ван Беллегем, Сара; Гонсалес, Джоселин; Сваминатан, Джайчандер; Харраз, Джихад; Чунг, Хён Вон; Арафат, Хасан А.; Глисон, Карен К.; Линхард В., Джон Х. (май 2016 г.). «Сочетание подпитки воздухом и супергидрофобности мембраны для предотвращения загрязнения при мембранной дистилляции». Журнал мембранной науки . 505 : 241–252. doi :10.1016/j.memsci.2016.01.018. hdl : 1721.1/105438 . S2CID  4672323.
67. Серви, Амелия Т.; Гильен-Бурьеза, Елена; Варсингер, Дэвид М.; Ливернуа, Уильям; Нотаранжело, Кэти; Харраз, Джихад; Линхард В., Джон Х.; Арафат, Хасан А.; Глисон, Карен К. (февраль 2017 г.). «Влияние толщины и конформности пленки iCVD на проницаемость и смачивание мембран МД». Журнал мембранной науки . 523 : 470–479. doi :10.1016/j.memsci.2016.10.008. hdl : 1721.1/108260 . S2CID  4225384.
68. Носоновский, Михаил; Хиджази, Вахид (25 сентября 2012 г.). «Почему супергидрофобные поверхности не всегда ледофобные». АСУ Нано . 6 (10): 8488–8491. дои : 10.1021/nn302138r. ПМИД  23009385.
69. Хиджази, Вахид; Соболев Константин; Носоновский, Михаил (12 июля 2013 г.). «От супергидрофобности к ледофобности: анализ сил и взаимодействия». Научные отчеты . 3 (1): 2194. Бибкод : 2013NatSR...3E2194H. дои : 10.1038/srep02194. ПМК 3709168 . ПМИД  23846773. 
70. Чен, Сюэмэй; Ма, Жуюань; Чжоу, Хунбо; Чжоу, Сяофэн; Че, Люфэн; Яо, Шухуай; Ван, Цзуанкай (28 августа 2013 г.). «Активация микромасштабного краевого эффекта на иерархической поверхности для подавления инея и стимулирования размораживания». Научные отчеты . 3 (1): 2515. Бибкод : 2013NatSR...3E2515C. дои : 10.1038/srep02515. ПМЦ 3755279 . ПМИД  23981909. 
71. Смит, Дж. Дэвид; Диман, Раджив; Ананд, Сушант; Реза-Гардуно, Эрнесто; Коэн, Роберт Э.; МакКинли, Гарет Х.; Варанаси, Крипа К. (2013). «Подвижность капель на пропитанных смазкой поверхностях». Мягкая материя . 9 (6): 1772–1780. Бибкод : 2013SMat....9.1772S. дои : 10.1039/c2sm27032c. hdl : 1721.1/79068 .

Внешние ссылки

• Что такое супергидрофобные поверхности?
• Ширклифф, Нил (1 апреля 2008 г.). «Супергидрофобные вещества». Пробирка . Брэди Харан из Ноттингемского университета .
• Измерение угла смачивания на супергидрофобных поверхностях на практике