Супергидрофобные и самоочищающиеся поверхности при помощи лазера

Исследователям университета Рочестера при помощи импульсов сверхскоростного лазера удалось создать на поверхности опытных образцов микро- и наноструктуры. Они придают поверхности любого металла супергидрофобное свойство, наделяют ее способностью к самоочистке и выкрашивают в черный цвет. Подобная технология лазерной обработки может существенно изменить определенные аспекты в электронике и технике, ведь таким образом можно предотвратить коррозию, обледенение, защитить от грязи и пыли, обеспечить возможность погружения в воду.  

Новый подход

Супергидрофобное покрытие не является чем-то новым в нашем мире, ведь существует огромное количество таких примеров. Но в большинстве случаев, такие покрытия, отталкивающие воду и прочие жидкости, имеют в своем составе химические соединения. Последние со временем распадаются под действием прямого солнечного света и других факторов, становясь сначала все менее эффективными, а потом и вовсе теряют свои способности.

Но профессор Чунлеи Гур со своими коллегами решили найти другой путь. Они решили, что эффективнее будет придать супергидрофобное свойство самой защищаемой поверхности. Этого удалось достичь при помощи обработки фемтосекундным лазером. Он вырабатывает очень короткие, но мощные импульсы света. Их энергии достаточно, чтобы создать микро- и наноструктуры, придающие поверхности новые свойства.

У группы профессора Чунлеи Гуо уже достаточно большой опыт в этой сфере. До этого они также использовали фемтосекундный лазер, но придавали образцу противоположные, гидрофильные, свойства. Опыт оказался настолько удачным, что по такой поверхности вода могла течь, несмотря на силу притяжения.

Эффективный, но дорогостоящий метод

При помощи импульсов длительностью от 65 фемтосекунд до тысячных долей секунды ученым удалось придать необходимые свойства железу, меди, платине и титану. Получаемая структура на поверхности – это сетка углублений, элементы которых имеют размеры от 5 до 10 нанометров. Образ такой структуры был заимствован у лотоса, листья которого от природы способны отталкивать воду.

После лазерной обработки поверхность металла становится черной. Она не только отталкивает воду, но и способна самоочищаться, а черный цвет наделяет ее высоким коэффициентом поглощения теплового излучения и света. Последнее свойство тоже можно с успехом использовать во многих областях.

Сейчас Чунлеи Гуо и его группа думают над возможностью использовать гравировку фемтосекундным лазером на неметаллических поверхностях.

Но в первую очередь нужно подумать о продвижении уже сделанного открытия. Проблема в том, что использование фемтосекундного лазера очень дорогостоящее, а сам процесс очень долгий: на гравировку квадратного дюйма уходит час. Поэтому применяются такие лазеры только в научных целях, а до массового использования, судя по всему, еще нужно достаточно времени.