Водоотталкивающие текстуры защитят кожухи камер видеонаблюдения от конденсата

Водоотталкивающие нанотекстуры, поверхность которых состоит из множества мельчайших конусов, могут выполнять роль материала, не подверженного запотеванию. На такой поверхности не образуется конденсат. В видеонаблюдении эти нанотекстуры найдут применение в качестве покрытия для кожухов камер.

Работу над инновационным материалом ведут учёные из Брукхейвенской национальной лаборатории, подчинённой Министерству энергетики США. Они делают это в сотрудничестве со специалистами из Высшей школы промышленной физики и химии Парижа, Политехнической школы, также расположенной в Париже, и французской компании Thales Group.

Идея водоотталкивающих текстур взята у насекомых. Некоторых из них имеют части тела, например экзоскелеты, покрытые волосками, которые устроены таким образом, что могут отталкивать воду и масла. Изучение маленьких существ помогло специалистам в работе над новым принципом построения материалов. Под текстурой в данном случае понимается совокупность молекул, которые связываются между собой и выстраиваются в определённом направлении.

Поверхность текстуры, состоящая из маленьких конусов, сопротивляется смачиванию за счёт того, что капля воды очень слабо удерживается на них. Сила, притягивающая каплю к такой поверхности, настолько мала, что в случае, если две капли сливаются в одну и освободившаяся поверхностная энергия превращается в кинетическую, её оказывается достаточно для того, чтобы капля «спрыгнула». Именно такой механизм действует на крыльях у цикады — они тоже покрыты текстурами, состоящими из конусов нанометрических размеров.

Отталкиваясь от образца, данного природой, учёные меняли размер и форму текстур, изучая, как от этого зависит несмачиваемость поверхности. Выяснилось, что чем мельче элемент текстуры, тем хуже капли удерживаются на поверхности.

Создавая в лаборатории обычные условия для конденсации — тёплый влажный воздух и помещаемый в него холодный предмет — учёные наблюдали поверхность в оптический микроскоп. Если изначально все исследуемые поверхности покрывались водой, то далее цилиндрические текстуры оставались мокрыми, а конические постепенно самоочищались от влаги.