Изучение влияния газовых нано- и микроразмерных структур на водо- и льдорепеллентные свойства поверхности (итоговый)

Изучены состав и морфология поверхностей субстратов (ВОПГ, SiO₂, Fe (сталь), Ti, TiO₂) до и после сорбции на них ПАВ (н-бутилксантогената калия (KBuX) и дибутилдиксантогена (Bu2X2), винилтриметоксисилана, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилана). Показано, что контакт субстратов в течение 60 с с микроэмульсией Bu2X2 приводит к формированию на их поверхности островков субмикронных пленок. Выявлены оптимальные условия формирования поверхностных нанопузырьков. Обработка исходных поверхностей образцов растворами ПАВ приводит к повышению их гидрофобности. В случае TiO₂ и SiO₂ контакт с эмульсией диксантогена вызывает, наоборот, небольшое уменьшение краевого угла смачивания, видимо, за счет увеличения неоднородности поверхности образца вследствие образования на ней наноразмерных капель и их ассоциатов. Действие ПАВ вызывает увеличение силы притяжения и диапазона ее действия при подводе иглы кантилевера к поверхности как гидрофобных, так и гидрофильных образцов. Силовые кривые имеют характерный ступенчатый вид, обусловленный образованием на поверхности образцов нанопузырьков. В экспериментах с каплей холодной воды и «теплой» подложкой выявлено, что увеличение числа и размера поверхностных газовых нанопузырьков при увеличении разности температур вода - подложка приводит к снижению гидрофобности поверхности. Установлено, что чем выше шероховатость поверхности субстрата, тем меньше время замерзания воды на нем. Показано увеличение на два порядка (до 100 мин) времени замерзания капли (до -20°C), нанесенной на поверхность пирографита, в случае заранее генерированных методом температурного градиента нано- и микроразмерных пузырей, что можно объяснить тем, что более крупные газовые нанопузырьки экранируют поверхностные неоднородности ВОПГ, которые служат центрами нуклеации льда. Измерения силы адгезии льда к поверхности ряда субстратов (сталь, титан, TiO₂) показало, что сорбция ПАВ приводит к незначительному снижению адгезии льда. При наличии заранее сгенерированных поверхностных нанопузырьков наблюдается существенное снижение величины адгезии льда к поверхности всего изученного ряда субстратов, обусловленное уменьшением площади контакта лед - субстрат.