Жидкости не задерживаются. В США создали покрытие, к которому не прилипает горячий кофе, молоко и суп

Об этом пишет издание Interesting Engineering.

Речь идет о так называемом MISH-покрытии. Оно не дает жидкостям задерживаться на поверхности даже тогда, когда их температура достигает примерно 90 градусов Цельсия. Обычно супергидрофобные материалы, которые хорошо отталкивают воду, теряют эту способность уже при 40 градусах Цельсия. В таком случае горячие капли начинают прилипать, проникать в микротекстуру поверхности и оставлять влажные пятна.

Исследователи решили проблему, изменив не только химический состав и текстуру материала, но и подход к теплопередаче. Они создали двухслойную систему. Нижний слой — это теплоизоляционная полиуретановая пена, которую наносят распылением. Верхний слой — микротекстурированное водоотталкивающее покрытие, доступное в продаже.

Изоляционный слой замедляет передачу тепла от горячей капли к поверхности. Это уменьшает процессы испарения и повторной конденсации, которые обычно разрушают воздушные карманы в текстуре материала и приводят к потере водоотталкивающих свойств. Меньше конденсата означает меньше жидкостных «мостиков», через которые капля может закрепиться на поверхности. Благодаря этому даже почти кипящие капли продолжают скатываться.

Один из авторов исследования Дэниел Престон объяснил, что изоляционный слой уменьшает охлаждение горячей капли в месте контакта, а это сокращает циклы испарения и конденсации, которые обычно заполняют текстуру поверхности влагой. По его словам, ранее подобные решения были сложными и могли стоить в тысячи раз дороже. Он также отметил, что технологию проверили не только в лаборатории, но и в реальных условиях — на больших и изогнутых поверхностях, в частности на трубах, чашах и промышленном оборудовании.

Во время испытаний образцы покрытия в течение недели подвергали воздействию почти двух миллионов горячих капель. Обычные покрытия теряли свои свойства почти сразу. Поверхности с MISH, особенно с более толстым изоляционным слоем, сохраняли водоотталкивающие свойства более 80 часов — это примерно миллион ударов капель — и только после этого начинали постепенно изнашиваться.

Слабым местом оказался не сам принцип, а верхний слой из коммерческого материала. Исследователи отмечают, что при использовании более прочного внешнего слоя покрытие может работать еще дольше.

Команда также проверяла поверхности струями горячей воды, чтобы воспроизвести брызги и непрерывный контакт с жидкостью. Покрытие нанесли на большие металлические пластины, изогнутые трубы и испытали с горячим молоком, кофе и гороховым супом. После этого на обработанных поверхностях оставалось менее 1 процента остатков жидкости. Для сравнения, на стандартных покрытиях этот показатель превышал 31 процент.

Престон отметил, что команда видит значительный потенциал для применения технологии, но планирует усовершенствовать ее, в частности разработать более устойчивые к температуре и износу верхние слои и новые архитектуры покрытий. По его словам, если горячие жидкости не прилипают к поверхности, это помогает избежать многих дальнейших проблем и позволяет материалам работать так, как было задумано, даже в сложных условиях.