Вечно чистый? Металлоорганические «микрогрибы» отталкивают всех

Природные поверхности, отталкивающие воду, такие как листья лотоса или крылья бабочки, часто имеют грубую микромасштабную текстуру, которая задерживает воздух под каплей жидкости. Имитируя эти биологические структуры, исследователи разработали «супергидрофобные» покрытия, обладающие высокой устойчивостью к смачиванию. Однако одна уловка, неизвестная природе, — это способность отталкивать углеводородные масла, которые имеют гораздо более низкое поверхностное натяжение, чем вода, и имеют тенденцию растекаться, а не скатываться вверх.Цзя Минь Чин и его сотрудники из Института исследований и инженерии материалов A * STAR и Института биоинженерии и нанотехнологий A * STAR в Сингапуре открыли простую процедуру синтеза «омнифобных» интерфейсов, которые отталкивают как нефть, так и воду с помощью сложных грибовидные, металлоорганические кристаллические каркасы.

Недавние усилия по созданию омнифобных поверхностей были сосредоточены на создании возвратных микромасштабных текстур, которые имеют изогнутые формы, которые по своей сути сохраняют воздушные карманы. Эти структуры предотвращают смачивание поверхности маслом и стабилизируют состояние капель. В настоящее время для создания таких текстур необходимы сложные и трудоемкие методы литографического производства.Чин и его сотрудники исследовали стратегию «снизу вверх» для синтеза омнифобных пленок с использованием металлоорганических каркасов (MOF) — соединений, которые соединяют ионы металлов в многомерные структуры с использованием углеводородных связей.

Предыдущие исследования показали, что алюминийсодержащий MOF, известный как NH2-MIL-53 (Al), может контролируемым образом образовывать микро- и наноразмерные стержни и иглы. Команда подозревала, что подходящие синтетические условия могут привести к спонтанному росту иглы вверх от субстрата, образуя микрошероховатую поверхность с множеством захваченных воздушных карманов.

Чтобы добиться этого, исследователи смешали свой предшественник MOF с мембраной из оксида алюминия и применили «гидротермальные» водные условия реакции при высокой температуре и высоком давлении. Это привело к появлению перпендикулярно расположенных игл с обеих сторон мембраны. Затем команда столкнулась с проблемой преобразования игл в изогнутые текстуры, подходящие для отталкивания масла. После многих попыток они обнаружили важную подсказку — модифицированные мембраны «плавали» на поверхности воды из-за их супергидрофобной природы.

Чин и ее команда использовали этот плавающий эффект, подвесив покрытую микроиглами мембрану в водном растворе предшественника MOF. Дополнительный рост MOF происходил только на смоченных кончиках игл, расширяя кристаллические стебли в грибовидные шляпки (см.

Изображение). Контролируя время реакции, чтобы получить целевой размер крышки, омнифобная поверхность исследователей успешно отталкивала углеводородные масла с длинной цепью.

Чин отмечает, что этот лабораторный химический процесс дает результаты, ранее ограниченные объектами с дорогим высокотехнологичным оборудованием. «Наша цель заключалась в разработке простых методов изготовления интересных структур, доступных для ученых всего мира», — говорит она.


Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.