Исследователи разработали новый метод измерения под названием «Сканирующая капельная адгезионная микроскопия» (англ. Scanning Droplet Adhesion Microscopy, SDAM), чтобы изучать смачивающие свойства супергидрофобных материалов. Он в 1000 раз точнее современных методов, что позволяет создавать карты смачивания как новую концепцию гидрофобной характеристики поверхности.
Смачивание - это повседневное явление, связанное с тем, насколько хорошо жидкость распространяется на поверхности. Когда вода контактирует с чрезвычайно водоотталкивающей или «супергидрофобной» поверхностью, капли легко отскакивают от нее.
Исследователи из Университета Аалто в Финляндии разработали новый метод измерения под названием «Сканирующая капельная адгезионная микроскопия» (англ. Scanning Droplet Adhesion Microscopy, SDAM), чтобы понять и охарактеризовать смачивающие свойства супергидрофобных материалов. Они описывают свою новую методику в статье в Nature Communications.
Капельный зонд микроскопа над супергидрофобным крылом бабочки Troides aeacus.
Photo: Matti Hokkanen / Aalto University
«Наш новый микроскоп будет способствовать пониманию того, как поверхностные микроструктуры влияют на смачивание», - объясняет Робин Рас, профессор в Школе науки Университета Аалто. - «Измерительный прибор может также обнаружить микроскопические дефекты поверхности, что позволяет производителям покрытий контролировать качество материалов. Дефекты в самоочищающихся, противообледенительных, противотуманных, антикоррозионных или противообрастающих биологических продуктах могут нести опасность для функциональной целостности всей поверхности».
SDAM чрезвычайно чувствителен и в 1000 раз более точен, чем современные методы определения смачивания, способные измерять мельчайшие характеристики поверхностей с микромасштабным разрешением. Существующие приборы для измерения адгезии капель обнаруживают силы вплоть до уровня микроньютона – но они недостаточно чувствительны к супергидрофобным поверхностям.
«Мы использовали каплю воды для измерения водоотталкивающих свойств поверхности, регистрируя совсем крошечную силу уровня наноньютонов, когда капля касается поверхности и когда она отделяется от поверхности», - говорит Кван Чжоу, профессор Школы Университета Аалто электротехники. - «Измерив во многих местах на расстоянии в микроны между точками измерения, мы можем построить двумерный образ репеллентности поверхности, называемый картой смачивания».
Карта смачивания - это новая концепция гидрофобной характеристики поверхности и перспектива для исследования связи структуры со свойствами при поверхностном смачивании.
До сих пор «измерение краевого угла смачивания» было типичным методом для измерения смачивающих свойств поверхностей, но оно подвержено неточностям для поверхностей, которые являются сильно репеллентными для жидкости. В отличие от измерения краевого угла смачивания, SDAM не требует прямолинейной поверхности, что позволяет измерять неровные поверхности, такие как ткани или биологические поверхности. SDAM также может обнаруживать смачивающие свойства микроскопических функциональных особенностей, которые ранее было очень трудно измерить. Такие микроскопические особенности важны во многих биочипах, химических датчиках и микроэлектромеханических компонентах и системах.
Источник: http://www.aalto.fi/en/current/news/2017-11-27/