Вид сверху:

Как видим, сфера с гидрофобным покрытием образует вокруг себя большой пузырь воздуха и больше брызг при вхождении в воду, чем сфера с гидрофильным покрытием.

Теперь ситуация намного интереснее: слева находится вращающийся шар с гидрофильным покрытием и шар, наполовину покрытый гидрофобным покрытием. Интересно, но покрытый (слева) гидрофобным покрытием шар и вращающийся против часовой стрелки (влево) шар с гидрофильным покрытием демонстрируют, практически, идентичные результаты.

И вид сверху:

А здесь можно посмотреть как скорость вхождения в воду влияет на дальнейшую "судьбу" сферы (нейлоновая сфера с гидрофобным покрытием, диаметр 1 мм).

И "на закуску" давайте посмотрим на формирование струи Уортингтона при вхождении миллиметровой стальной сферы с гидрофобным покрытием в воду на скорости 3,5 м/с.

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=mXaltOAVWL8

Понятно, что дело именно в бугорках, приподнимающих молекулы жидкости над основной поверхностью материала и значительно уменьшающих силу притяжения оных к молекулам поверхности.

Бугорки, говорите? Я вспомнил ещё одну твердую почти бугорковую поверхность, атомы которой так сильно притягиваются к соседним, что их сложно разлучить просто так. Это графен.

Если графен действительно обладает гидрофобным свойством, то и графит, являющийся совокупностью слоёв графена и ещё чего-то должен обладать подобными свойствами. Поэтому я даже провёл эксперимент. На квадраты сильно заштрихованной карандашом бумаги капнул водой.

И вуаля, действительно, молекулы воды сильнее притягиваются к друг дружке, чем к графиту. Но видно, что недостаточно сильно, чтобы поверхность была совсем гидрофобной.

Осталось лишь найти подтверждение напрашивающейся гипотезы про чистый графен. В русскоязычном сегменте вообще мало чего написано про взаимодействие графена с другими веществами, но недавно мне посчастливилось прослушать лекцию К.С. Новосёлова об этом чудо-материале. Оказывается, что графен действительно крепкий, не пропускает другие молекулы и позволяет делать дырки в себе с тем, чтобы пропускать определённые по размеру молекулы. «Графен действительно несмачиваем и я знаю, что работы по этой теме ведутся в нескольких других группах». Класс.

Каких же результатов добились учёные к этому моменту?

Учёные умеют уже накладывать один слой графена с подложки на необходимую поверхность. Для этого они выращивали графен на меди, накрывали его полимерной пленкой, после травили медь, накладывали получившийся бутерброд из полимера+графена на поверхность и смывали полимер ацетоном. Крайне лёгкий процесс, за исключением первого шага – выращивания графена. Но уже умеют в несколько дюймов в длину образцы создавать.

Биологическое действие и вообще, долговечно ли?

Уже существует графеновые фильтры для жидкостей, такие, что вы можете пить воду из Фонтанки, зачерпывая её стаканом с таким фильтром без какого-либо вреда для здоровья. Поэтому ответ на этот вопрос очевиден.

А раз графен крепок и несмачиваем, то как только мы научимся дёшево производить много графена, так сразу человек забудет о мыле для посуды, ведь оно утеряет свою нужду – достаточно будет просто сполоснуть вещь, покрытую графеном, чтобы смыть всю грязь с неё, так как он просто не сможет «приклеиться» к этой вещи. Мы забудем о резиновых сапогах, так как достаточно будет надеть «графеновый» пакет на ногу. Зонтики перестанут рваться. Мы забудем, почему неприятно держаться за поручни в общественном транспорте. Мы забудем о жирных следах на экранах наших телефонов и о трудностях очистки клавиатуры и мышки.

Химик из Университета Райса Эндрю Баррон (Andrew Barron), лидирующий исследование, говорит, что команда черпала вдохновение из листьев лотоса, поверхность которого считается примером наилучшей гидрофобной поверхностью из известных, и что на самом деле, она состоит из определенной иерархии двойных структур в на микроскопическом и нано уровне.

«В листе лотоса эти структуры образованы благодаря бугоркам в слое эпидермиса и эпикутикулярному воску сверху», сказал он. «В нашем материале есть микроструктуры, созданные с помощью агломерации наночистиц алюминия, имитирующих бугорки и разветвленных органических частиц, имитирующих эффект эпикутикулярного воска»

Для того, чтобы создать эти структуры, синтезированные наночастицы оксида алюминия были покрыты модифицированными карбоновыми кислотами, которые содержат «сильно разветвленные углеводородные цепи». Эти колосовидные структуры, которые делают поверхность шероховатой, удерживают слой воздуха, чтобы уменьшить контакт между каплями воды и поверхностью, заставляя воду соскальзывать.

Супергидрофобные материалы определяются как имеющие угол контакта с водой более 150 градусов, где 0 градусов это лужа, а 180 градусов это сфера воды просто касающаяся поверхности в одной точке. Материал исследовательской группы достигает угла в 155 градусов, попадая в один список к первоклассным покрытиям на основе фторуглерода.

Источник: http://rdd.me/pvl6pbmf