Изобретено супергидрофобное стекло

Капли воды на поверхности нового материала

Глаз мотылька и лист лотоса стали прообразами для изобретения американских химиков — противобликового, водоотталкивающего (т. е. супергидрофобного) стеклянного покрытия. Такое стекло никогда не запотевает и остаётся кристально ясным даже в туман. А попадающая и отлетающая влага забирает с собой все мусоринки и пылинки.

Открытие имеет потенциал для огромного числа применений: окна, солнечные панели, сенсоры, оружейные системы, очки, объективы и многие другие продукты.

Материал изобрели химики из Национальной лаборатории Ок-Ридж, а подробности содержит научная статья «Monolithic Graded-Refractive-Index Glass-based Antireflective Coatings: Broadband/Omnidirectional Light Harvesting and Self-Cleaning Characteristics» в «Journal of Materials Chemistry C», 2015. (копия).

Материал представляет собой механически устойчивый наноструктурированный слой пористой стеклянной плёнки. Фактически, в нём сочетаются водоотталкивающие свойства листа лотоса и антибликовые свойства глаза мотылька. В обоих случаях свойства объясняются крохотными неровностями поверхности наномасштабов.

Чтобы отталкивать воду, угол смачивания (краевой угол) должен превышать 150°. В новом покрытии угол смачивания составляет от 155° до 165°, так что водяные капли буквально отскакивают от него, забирая с собой грязь и пыль.

Схематическое представления нового покрытия и его применений

В научной работе описан процесс изготовления плёнки покрытия из базового материала. В качестве базового материала тоже используется особый вид стеклянного покрытия, которое обладает высокой прочностью. В этом отличие от других подобных материалов, говорят авторы научной работы. Прочность сохраняется и после термообработки. Новое покрытие очень устойчиво к истиранию и выдерживает температуру до 500°C.

Собственно, весь процесс изготовления состоит из трёх этапов: депонирование тонкого слоя стеклянного материала на стеклянную подложку, термообработка и выборочное изъятие материала с помощью травления. В результате получается пористая трёхмерная структура, напоминающая микроскопический коралл.

Подобное покрытие может быть изготовлено на существующих производственных мощностях, используя стандартные методы, без особых сложностей и довольно дёшево, говорят авторы работы.

Кстати, антибликовое покрытие сильно подавляет френелевские отражения, сразу же увеличивая КПД солнечных панелей на 3-6%. Автоматическая очистка от пыли тоже добавит им эффективности.