Волжские ученые разрабатывают средства защиты от льда и ржавчины

От металлов до полимеров

Научный поиск Виктора и его единомышленников связан со свойствами новых покрытий металлов и полимеров. Проект, получивший президентский грант, называется «Закономерности получения и свойства супергидрофобных и супергидрофильных покрытий на основе привитых полиметакрилатов на поверхности металлов и полимерных материалов». Впечатлительных читателей просим не пугаться – дальше все объясним!

Супергидрофобными называют материалы, демонстрирующие так называемый «эффект лотоса»: при контакте с таким материалом капля воды принимает форму, близкую к шарообразной, и при небольшом наклоне скатывается с поверхности, захватывая при движении все загрязнения поверхности. То есть обработанный предмет всегда сухой и чистый. А супергидрофильные материалы имеют тенденцию к полному растеканию капель воды по поверхности.

– Победа в конкурсе РНФ является очень престижной, – говорит Виктор Климов. – Кроме того что фонд обеспечивает финансовое развитие, он привлекает в науку молодежь. Так, под моим руководством работают семь человек. Наш проект направлен на решение фундаментальной проблемы управления процессами смачиваемости поверхности твердых тел. Эту проблему мы решаем путем получения модифицированных материалов на основе металлов, их сплавов и полимерных субстратов с привитыми полимерными покрытиями. Привитые полимерные покрытия – это современный и доступный подход, позволяющий избирательно изменять свойства поверхности материала, не затрагивая его параметры в целом. В результате мы получаем супергидрофобные и супергидрофильные покрытия.

Провода без ледяной корки

Ученые поставили перед собой задачу довести параметры покрытий до максимальных значений, чтобы они либо полностью впитывали воду либо оставались совершенно водонепроницаемы. Для чего это нужно?

– Супергидрофобные материалы перспективны для решения задач обледенения, коррозии и биообрастания металлических конструкций, влагозащиты электроники, создания самоочищающихся поверхностей, – уточняет Виктор Климов.

Например, очень актуальная для России проблема – обледенение электрических проводов. Корка образуется при температуре от 0 до –5°С и высокой влажности, а также в условиях ледяного дождя. Кроме электроэнергетики, с этой же проблемой нужно бороться в авиации, жилищно-коммунальном хозяйстве, при работе в арктической зоне (обледенение металлических конструкций, опор, спутниковых антенн).

– Это наносит огромный экономический ущерб, а современные методы борьбы, препятствующие образованию наледи, малоэффективны. Так, в авиации используют обязательную предполетную обработку летательных средств растворами гликолей или солей, которые непрочно закрепляются на поверхности, в итоге попадая в почву и водоемы, – рассказывает ученый. 

– В электроэнергетике проблему решают с помощью периодического нагрева проводов, но это экономически не выгодно, кроме того, при этом необходимо постоянно проводить мониторинг состояния линий электропередачи.

Cупергидрофобные покрытия прекрасно решают эту задачу, они способны препятствовать образованию вод­ной пленки, обеспечивают быстрое удаление капель с поверхности и уменьшают адгезию льда к поверхности материалов, а, следовательно, предотвращают образование наледи.

Кроме того, эти покрытия представляются перспективными как антикоррозионное средство благодаря минимальному контакту капель воды с поверхностью.

Супергидрофильные покрытия являются весьма перспективными для разделения водомасляных эмульсий, придания поверхности способности к самоочищению и защиты от биообрастания.

Актуальное направление

По мнению ученого, результаты проделанной работы могут заинтересовать научно-исследовательские прикладные и проектные институты, совместно с которыми возможна разработка технологии получения супергидрофобных / супергидрофильных полимерных покрытий на поверхности металлов и полимерных композиционных материалов и ее реализация в производстве.

– Новейшие покрытия могут быть использованы при производстве металлических конструкций с льдо- и грязеотталкивающими покрытиями, например спутниковых антенн, водостойких полимерных композиционных материалов, водоотталкивающих тканей, фильтрующих материалов, – перечисляет Виктор Климов. – Я уверен, что новые покрытия будут очень востребованы, особенно в климатических условиях нашей страны, где на большей территории продолжительность зимы составляет четыре-пять месяцев. Кроме того, в стране начинается активное освоение Арктики, увеличиваются объемы добычи нефти, а это значит, что актуальность создания и исследования этих материалов возрастает.

Ольга Багрова, Вечерний Волгоград.ру