Физики из России защитят самолеты и машины от обледенения при помощи лазера
Российские физики создали новую методику защиты обшивки самолетов и кузова машин от обледенения, научившись покрывать их поверхность особым узором при помощи лазера, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.
"Одной из самых замечательных научных находок начала XXI века является получение и применение супергидрофобных материалов и покрытий, которые благодаря своим уникальным свойствам быстро нашли очень широкое технологическое применение", - отмечает Людмила Бойнович из Института физической химии и электрохимии РАН в Москве, одна из создателей покрытия.
Листья многих растений можно считать примером идеальной водоотталкивающей поверхности, не подверженной загрязнению. Это свойство листьев получило название "эффект лотоса". Благодаря расположенным на листьях лотоса микроскопическим бугоркам вода быстро стекает с поверхности листьев, унося с собой частицы грязи. За последние годы физики предприняли несколько попыток создать краску или пленку, которые бы работали таким же образом, как и поверхность листа растения.
К примеру, два года назад группа физиков из США и России смогла создать металлический аналог этой поверхности, обработав поверхность металла при помощи сверхкоротких импульсов лазера. Подобная бомбардировка покрыла лист из бронзы, платины и других металлов особым узором из ямок и бугорков, которые начали отталкивать воду и мешали каплям скапливаться на их поверхности.
Российские ученые задумались о том, можно ли применять подобную методику и для защиты металлических поверхностей от обледенения в условиях, приближенных к "боевым". Дело в том, что прошлые эксперименты показывали, что многие типы подобных "лотосных" покрытий крайне плохо реагируют на нагрузки и механический стресс, из-за чего инженеры не применяли их на практике.
Экспериментируя со сплавами алюминия и магния, которые сегодня активно применяются при штамповке кузовов автомобилей и деталей самолетов, ученые покрывали их различными видами узоров при помощи лазера, затем обрабатвали различными химикатами и изучали их водоотталкивающие и механические свойства.
Через некоторое время ученым удалось создать новый тип гибридного покрытия, который одновременно и отталкивал лед и воду, и отличался высокой прочностью. Причиной этого было две вещи - обработка лазером привела к формированию особо прочных форм окиси алюминия на поверхности сплава, а внутри самих ямок и бугров возникло множество пор, которые могут вбирать в себя большие количества молекул различных химических покрытий, отталкивающих воду и защищающих металл от коррозии.
Как показали дальнейшие опыты, эти же поры защищают металл от механических нагрузок и повреждений, выделяя запасенные в них вещества при появлении микротрещин и царапин, заполняя их и ликвидируя "дыры" в защите сплава от льда и коррозии. Даже если погрузить подобный сплав в жидкий азот или обрабатывать его абразивными материалами на протяжении многих часов, он не потеряет свои свойства и будет по-прежнему отталкивать воду и не разрушаться при нагрузках.
"Выполненные нашей группой работы не только привели к созданию материалов с уникальными водоотталкивающими свойствами, но и позволили преодолеть многие классические недостатки алюминиевых сплавов, такие как эрозия под абразивными нагрузками, слабая стойкость к ударным тепловым нагрузкам, склонность к точечной коррозии и слабая химическая стойкость в агрессивных жидких и газообразных средах", - заключает физик.
