Ученые создали из нефтеотходов водоотталкивающие покрытия для металлов

Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) совместно с коллегами из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН разработали новый подход к созданию «умных» покрытий металлов. Он позволяет получить супергидрофобную поверхность с высокой износостойкостью.

Создание материалов с водоотталкивающими свойствами — одна из актуальных задач энергетики, химической и нефтеперерабатывающей промышленности. Существующие химические и электромеханические методы обработки металлов требуют сложного оборудования и агрессивных реагентов. Это ставит перед учеными задачу по разработке альтернативных экологичных, дешевых и простых в реализации технологий.

Авторы исследования предложили новый двухэтапный подход к созданию водоотталкивающих покрытий. На первом этапе с помощью наносекундного лазерного излучения они формируют на поверхности иерархическую микро- и наноструктуру, которая обеспечивает необходимую шероховатость для супергидрофобных свойств. Далее на материал распыляют углеродсодержащие жидкости и подвергают его термолизу (разложению химических соединений под действием температуры — ред.) при температуре 250-270 °C. Благодаря этому на поверхности материала образуется защитный гидрофобный слой.

«Мы проводили испытания с модификацией поверхностей алюминиевых сплавов. С помощью двухэтапной обработки с использованием отработанных нефтепродуктов нам удалось создать на поверхности водоотталкивающий слой. Технология адаптивна и будет работать с разными видами «потенциальных гидрофобизаторов» не только со свежим и отработанным моторным маслом, но и маслами растительного происхождения. Это делает ее экологически и экономически выгодной», — рассказал один из авторов исследования, доцент Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Дмитрий Феоктистов.

Результаты исследования показали, что модифицированные с помощью новой технологии поверхности металлов имеют контактный угол смачивания 169° (угол 150° и выше означает, что поверхность не смачивается, т.е. является супергидрофобной — ред.) и угол скатывания <10° — то есть при попадании капля воды принимает форму шара, не смачивает поверхность и легко скатывается даже при малом наклоне.

Покрытия также продемонстрировали высокую износостойкость. В течение 90 минут образцы подвергали вибрационной обработке песком, после которой угол смачивания снизился лишь до 153°.

Ученые отмечают, что для обработки поверхностей с помощью предложенного подхода не требуется дорогое оборудование и многочасовые процедуры.

В дальнейшем исследователи планируют сосредоточиться на применении созданных покрытий в системах охлаждения для дата-центров.

Источник: Официальный ресурс Министерства образования и науки Российской Федерации