Ultrahydrofobicita - Ultrahydrophobicity

Kapka na povrchu lotosu s kontaktním úhlem větším než 146 °.
Kapka vody padající na superhydrofobní, elastický povrch.

Ultrahydrofobní (nebo superhydrofobní) povrchy jsou vysoce hydrofobní, tj. velmi obtížné mokrý. The kontaktní úhly kapky vody na ultrahydrofobním materiálu překročí 150 °.[1] Toto se také označuje jako lotosový efekt, po superhydrofobních listech lotus rostlina. Kapička dopadající na tento druh povrchů se může plně odrazit jako elastická koule.[2] Interakce poskakujících kapek lze dále omezit pomocí speciálních superhydrofobních povrchů, které podporují lámání symetrie,[3][4][5][6] palačinka poskakování[7] nebo poskakující vodní mísa.[8][9]

Teorie

V roce 1805 Thomas Young definoval kontaktní úhel θ analýzou sil působících na kapičku tekutiny spočívající na hladkém pevném povrchu obklopeném plynem.[10]

Kapička kapaliny spočívá na pevném povrchu a je obklopena plynem. Kontaktní úhel, θC, je úhel tvořený kapalinou na třífázové hranici, kde se protíná kapalina, plyn a pevná látka.
Kapička spočívající na pevném povrchu a obklopená plynem tvoří charakteristický kontaktní úhel θ. Pokud je pevný povrch drsný a kapalina je v těsném kontaktu s pevnými povrchy, je kapička ve Wenzelově stavu. Pokud kapalina spočívá na vrcholcích vrcholů, je ve stavu Cassie-Baxter.

kde

= Mezifázové napětí mezi pevnou látkou a plynem
= Mezipovrchové napětí mezi pevnou látkou a kapalinou
= Mezipovrchové napětí mezi kapalinou a plynem

θ lze měřit pomocí a kontaktní úhel goniometr.

Wenzel určil, že když je kapalina v těsném kontaktu s mikrostrukturovaným povrchem, θ se změní na θW *

kde r je poměr skutečné plochy k projektované ploše.[11] Wenzelova rovnice ukazuje, že mikrostruktura povrchu zesiluje přirozenou tendenci povrchu. Hydrofobní povrch (povrch, který má původní kontaktní úhel větší než 90 °) se při mikrostruktuře stává hydrofobnějším - jeho nový kontaktní úhel se stává větší než původní. Hydrofilní povrch (ten, který má původní kontaktní úhel menší než 90 °) se však při mikrostruktuře stává hydrofilnějším - jeho nový kontaktní úhel se zmenší než původní.[12]

Cassie a Baxter zjistili, že pokud je kapalina suspendována na vrcholcích mikrostruktur, θ se změní na θCB *

kde φ je plošný zlomek pevné látky, která se dotýká kapaliny.[13] Kapalina ve stavu Cassie-Baxter je mobilnější než ve stavu Wenzel.

Lze předpovědět, zda by měl existovat stav Wenzel nebo Cassie-Baxter, výpočtem nového kontaktního úhlu s oběma rovnicemi. Minimalizací argumentu volné energie je vztah, který předpovídal menší nový kontaktní úhel, stát s největší pravděpodobností. Matematicky řečeno, pro existenci stavu Cassie-Baxter musí být následující nerovnost pravdivá.[14]

Nedávná alternativní kritéria pro stav Cassie-Baxter tvrdí, že stav Cassie-Baxter existuje, pokud jsou splněna následující 2 kritéria: 1) Síly trolejového vedení překonávají síly těla s nepodporovanou hmotností kapiček a 2) Mikrostruktury jsou dostatečně vysoké, aby zabránily kapalině který překlenuje mikrostruktury od dotyku základny mikrostruktur.[15]

Kontaktní úhel je měřítkem statické hydrofobicity a hystereze kontaktního úhlu a úhel skluzu jsou dynamická měřítka. Hystereze kontaktního úhlu je jev, který charakterizuje povrchovou heterogenitu.[16] Když pipeta vstřikuje kapalinu na pevnou látku, kapalina vytvoří určitý kontaktní úhel. Jak pipeta vstřikuje více kapaliny, kapička zvětší objem, kontaktní úhel se zvětší, ale její třífázová hranice zůstane stacionární, dokud náhle nepostoupí ven. Kontaktní úhel, který měla kapička bezprostředně před postupujícím ven, se nazývá postupující kontaktní úhel. Ústupující kontaktní úhel se nyní měří čerpáním kapaliny zpět z kapičky. Kapička zmenší objem, kontaktní úhel se zmenší, ale její třífázová hranice zůstane nehybná, dokud náhle neustoupí dovnitř. Kontaktní úhel, který měla kapička bezprostředně před ustoupením dovnitř, se nazývá ustupující kontaktní úhel. Rozdíl mezi postupujícím a ustupujícím kontaktním úhlem se nazývá hystereze kontaktního úhlu a lze jej použít k charakterizaci heterogenity povrchu, drsnosti a pohyblivosti. Povrchy, které nejsou homogenní, budou mít domény, které brání pohybu trolejového vedení. Úhel skluzu je dalším dynamickým měřítkem hydrofobicity a měří se nanášením kapičky na povrch a nakláněním povrchu, dokud kapka nezačne klouzat. Kapaliny ve stavu Cassie-Baxter obecně vykazují nižší úhly skluzu a hystereze kontaktního úhlu než ti ve státě Wenzel.

K predikci účinnosti syntetického mikro- nebo nano-vyrobeného povrchu pro jeho podmíněný stav (Wenzel nebo Cassie-Baxter), kontaktní úhel a hystereze kontaktního úhlu.[17] Hlavním faktorem tohoto modelu je hustota trolejového vedení, Λ, což je celkový obvod nerovností v dané jednotkové oblasti.

Ukázka hydrofobního povrchu složeného ze čtvercových sloupů. Λ = 4x / rok2

Kritická hustota trolejového vedení ΛC je funkcí tělesných a povrchových sil a také promítnuté plochy kapičky.

kde

ρ = hustota kapičky kapaliny
G = gravitační zrychlení
PROTI = objem kapičky kapaliny
θA = postupující zdánlivý kontaktní úhel
θa, 0 = postupující kontaktní úhel hladkého podkladu
y = povrchové napětí kapaliny
w = úhel stěny věže

Li Λ > ΛC, kapky jsou suspendovány ve stavu Cassie-Baxter. Jinak se kapička zhroutí do stavu Wenzel.

Pro výpočet aktualizovaných postupujících a ustupujících kontaktních úhlů ve stavu Cassie-Baxter lze použít následující rovnice.

také se státem Wenzel:

kde

λp = lineární zlomek trolejového vedení na vrcholech
θr, 0 = ustupující kontaktní úhel hladkého podkladu
θvzduch = kontaktní úhel mezi kapalinou a vzduchem (obvykle se předpokládá, že je 180 °)

Jednotné versus hierarchické struktury drsnosti

Jednotná struktura drsnosti versus hierarchická struktura.jpg

M. Nosonovsky a B. Bhushan studovali účinek unitárních (nehierarchických) struktur mikro a nano drsnosti a hierarchických struktur (mikro drsnost pokrytých nano drsností).[18] Zjistili, že hierarchická struktura není nutná jen pro vysoký kontaktní úhel, ale je nezbytná pro stabilitu rozhraní voda-pevná látka a voda-vzduch (kompozitní rozhraní). V důsledku vnější poruchy se na rozhraní kapalina-vzduch může vytvořit stojatá kapilární vlna. Pokud je amplituda kapilární vlny větší než výška nerovnosti, může se kapalina dotknout údolí mezi nerovnostmi; a pokud je úhel, pod kterým kapalina přichází do styku s pevnou látkou, větší než h0, je energeticky výhodné, aby kapalina naplnila údolí. Účinek kapilárních vln je výraznější u malých asperit s výškami srovnatelnými s amplitudou vln. Příkladem toho je případ jednotkové drsnosti, kde je amplituda nerovnosti velmi nízká. Z tohoto důvodu bude pravděpodobnost nestability jednotného rozhraní velmi vysoká. V nedávné studii však Eyal Bittoun a Abraham Marmur zjistili, že multiscale drsnost není nutně nezbytná pro superhydrofobicitu, ale prospěšná pro mechanickou stabilitu povrchu.[19]

Příklady v přírodě

Spoléhá se na mnoho velmi hydrofobních materiálů nalezených v přírodě Cassieho zákon a jsou dvoufázový na úrovni submikrometru. Jemné chloupky na některých rostlinách jsou hydrofobní a jsou navrženy tak, aby využívaly vlastnosti rozpouštědla vody k přilákání a odstraňování nečistot blokujících sluneční světlo z jejich rostlin. fotosyntetický povrchy. Tím se inspirovalo lotosový efekt, bylo vyvinuto mnoho funkčních superhydrofobních povrchů.[20]

Vodní chodci jsou hmyz které žijí na povrchu vody a jejich těla jsou účinně nezničitelná díky tzv. specializovaným vlasům hydrofuga; mnoho z jejich povrchů těla je pokryto těmito specializovanými „vlasovými vlasy“, složenými z drobných chloupků rozmístěných tak těsně, že na jednom mm je více než jeden tisíc vlasů, což vytváří hydrofobní povrch.[21] Podobné povrchy hydrofug jsou známy u jiného hmyzu, včetně vodní hmyz kteří tráví většinu svého života ponořeni, s hydrofobními chloupky zabraňujícími vstupu vody do jejich dýchacího systému.

Někteří ptáci jsou skvělí plavci díky hydrofobnímu peří. Tučňáci jsou potaženi vrstvou vzduchu a mohou uvolnit zachycený vzduch, aby se rychle zrychlili, když potřebovali vyskočit z vody a přistát na vyšší zemi. Nosení vzduchového pláště při plavání snižuje odpor a funguje také jako tepelný izolátor.

Nedávný výzkum

Řezání a kapička vody pomocí superhydrofobního nože na superhydrofobních površích.
Kapičky vody se valí po 5% nakloněném superhydrofobním povrchu.

Dettre a Johnson v roce 1964 zjistili, že superhydrofobní lotosový efekt Tento fenomén souvisel s drsnými hydrofobními povrchy a vyvinuli teoretický model založený na experimentech se skleněnými kuličkami potaženými parafinem nebo TFE telomerem. Samočisticí vlastnost superhydrofobních mikro-nanostrukturované povrchy byly hlášeny v roce 1977.[22] Byly vyvinuty superhydrofobní materiály vytvořené perfluoralkylem, perfluorpolyetherem a RF plazmou, které byly použity pro elektrolytické vytvrzování a komercializován pro biolékařské aplikace v letech 1986 až 1995.[23][24][25][26] Od poloviny 90. let se objevily další technologie a aplikace.[27] V roce 2002 byla popsána trvanlivá superhydrofobní hierarchická kompozice aplikovaná v jednom nebo dvou krocích, která obsahuje částice o velikosti nano velikosti <100 nanometrů překrývající povrch s vlastnostmi nebo částicemi velikosti mikrometru. ≤ 100 um. Bylo pozorováno, že větší částice chrání menší částice před mechanickým otěrem.[28] V roce 2012 byly vyvinuty odolné opticky transparentní superhydrofobní a oleofobní povlaky obsahující nanočástice v rozmezí velikostí 10 až 100 nm.[29][30][31][32][33]

Výzkum superhydrofobicity nedávno zrychlil dopisem, který uváděl člověkem vyrobené superhydrofobní vzorky vyrobené povolením alkylketenu dimer (AKD) ztuhnout na nanostrukturovaný fraktální povrch.[34] Mnoho prací od té doby představilo výrobní metody pro výrobu superhydrofobních povrchů, včetně ukládání částic,[35] sol-gel techniky,[36] plazmové ošetření,[37] depozice par,[35] a techniky odlévání.[38] Současná příležitost pro dopad výzkumu spočívá hlavně v základním výzkumu a praktické výrobě.[39] Nedávno se objevily diskuse o použitelnosti modelů Wenzel a Cassie-Baxter. V experimentu, jehož cílem bylo napadnout perspektivu povrchové energie modelu Wenzel a Cassie-Baxter a podpořit perspektivu kontaktní linie, byly kapky vody umístěny na hladký hydrofobní bod v drsném hydrofobním poli, hrubý hydrofobní bod v hladkém hydrofobním poli, a hydrofilní skvrna v hydrofobním poli.[40] Pokusy ukázaly, že povrchová chemie a geometrie v kontaktní linii ovlivnily kontaktní úhel a hysterezi kontaktního úhlu, ale povrchová plocha uvnitř kontaktní linie neměla žádný účinek. Byl také navržen argument, že zvýšená zubatost v kontaktní linii zvyšuje mobilitu kapiček.[41] Jeden způsob experimentálního měření nerovnosti v trolejovém vedení používá kov s nízkou teplotou tání roztavený a nanesený na mikro / nano strukturované povrchy. Když kov ochladí a ztuhne, je odstraněn z povrchu. převráceno a zkontrolováno na mikrogeometrii troleje.[42]

Při výrobě povrchu s nastavitelnou smáčitelností bylo vynaloženo několik úsilí. Pro účely spontánní pohyblivosti kapiček může být povrch vyroben s různými šířkami věží a rozestupy, aby se postupně zvyšovala volná energie povrchu.[43] Tento trend ukazuje, že jak se šířka věže zvětšuje, bariéra volné energie se zvětšuje a kontaktní úhel klesá, což snižuje hydrofobicitu materiálu. Zvětšení rozestupu věže zvětší kontaktní úhel, ale také zvětší bariéru volné energie. Kapky se přirozeně pohybují směrem k oblastem se slabou hydrofobicitou, takže aby se kapka spontánně pohybovala z jednoho místa na druhé, ideální povrch by sestával z věží s malou šířkou s velkým odstupem a věží s velkou šířkou s malým odstupem. Jednou z námitek proti tomuto spontánnímu pohybu je odpor stacionárních kapiček k pohybu. Počáteční pohyb kapiček vyžaduje vnější podnět, od něčeho tak velkého, jako je vibrace povrchu, nebo od malého jako jednoduché „zatlačení“ stříkačky, jak se uvolňuje z jehly.

Příklad snadno nastavitelné smáčivosti lze nalézt u speciálně vyvinutých tkanin.[44] Natažením komerční tkaniny potažené máčením se typicky nechá zvětšit kontaktní úhel. To je do značné míry způsobeno zvětšením rozestupu věží. Tento trend však nepokračuje směrem k větší hydrofobicitě s vyšším napětím. Stav Cassie-Baxter nakonec dosáhne nestability a přechází do stavu Wenzel, namočením látky.

Příklad a biomimetický superhydrofobní materiál v nanotechnologie je nanopinový film. V jedné studii a oxid vanadičitý je uveden povrch, který může reverzibilně přepínat mezi superhydrofobicitou a superhydrofilita pod vlivem UV záření.[45] Podle studie lze jakýkoli povrch za tímto účelem upravit aplikací a suspenze růže jako V2Ó5 částice například s inkoustová tiskárna. Hydrofobicita je opět vyvolána interlaminárními vzduchovými kapsami (oddělené 2.1 nm vzdálenosti). Vysvětlen je také UV efekt. Vytváří se UV světlo páry elektron-díra, přičemž otvory reagovaly s mřížkovým kyslíkem a vytvářely povrchová kyslíková volná místa, zatímco elektrony snižovaly V5+ do V3+. Prázdná místa kyslíku jsou splněna vodou a tato absorpce vody povrchem vanadu je hydrofilní. Při delším skladování ve tmě je voda nahrazena kyslíkem a hydrofilnost je opět ztracen.

Dalším příkladem biomimetického povrchu jsou mikrokvětiny na běžných polymerních polykarbonátech.[46] Mikro / nano binární struktury (MNBS) napodobují typickou mikro / nanostrukturu lotosového listu. Tyto mikrokvětiny nabízejí vlastnosti v nanoměřítku, které zvyšují hydrofobnost povrchu bez použití povlaků s nízkou povrchovou energií. Vytvoření superhydrofobního povrchu separací fází vyvolanou parou při měnících se relativních vlhkostech prostředí způsobilo rovněž změnu kontaktního úhlu povrchu. Připravené povrchy nabízejí kontaktní úhly vyšší než 160 ° s typickými kluznými úhly kolem 10 °. Nedávná studie odhalila voštinové mikrostruktury na listu taro, díky nimž je list superhydrofobní. Naměřený kontaktní úhel na listu taro je v této studii přibližně 148 stupňů.[47]

Povlaky s nízkou povrchovou energií mohou také poskytnout superhydrofobní povrch. A samostatně sestavená jednovrstvá (SAM) může poskytnout takové povrchy. K udržení hydrofobního povrchu se skupiny hlav úzce váží na povrch, zatímco hydrofobní micely se táhnou daleko od povrchu. Změnou množství SAM, které nanesete na substrát, lze změnit stupeň hydrofobicity. Konkrétní superhydrofobní SAM mají hydrofobní hlavovou skupinu vázající se na substrát. V jedné takové práci byl 1-dodekanthiol (DT; CH3(CH2)11SH) je sestaven na Pt / ZnO / SiO2 kompozitní substrát, vytvářející kontaktní úhly 170,3 °.[48] Monovrstvy lze také odstranit UV zdrojem, což snižuje hydrofobicitu.

Superhydrofobní povrchy jsou schopné stabilizovat Efekt Leidenfrost stabilizací parní vrstvy. Jakmile je vrstva páry vytvořena, chlazení ji nikdy nesbalí, a ne nukleační var dochází; vrstva se místo toho pomalu uvolňuje, dokud povrch nevychladne.[49]

Výroba superhydrofobních polymerních povrchů s řízenou geometrií může být nákladná a časově náročná, ale s malým počtem komerčních zdrojů[Citace je zapotřebí ] poskytovat vzorky pro výzkumné laboratoře.

Potenciální aplikace

Test superhydrofobní barvy.

Aktivní nedávný výzkum superhydrofobních materiálů by mohl nakonec vést k průmyslovým aplikacím. Některé pokusy o výrobu superhydrofobního povrchu zahrnují napodobování povrchu lotosového listu, konkrétně dvoustupňovou charakteristiku. To vyžaduje povrchy v malém měřítku s typickými nanoměřítky nad nimi. Například jednoduchá rutina potahování bavlněné tkaniny oxid křemičitý[50] nebo Titania[51] částice o sol-gel byla popsána technika, která chrání látku před UV zářením a činí ji superhydrofobní. Podobně mohou být nanočástice oxidu křemičitého ukládány na již hydrofobní uhlíkovou tkaninu.[52] Samotná uhlíková tkanina je identifikována jako inherentně hydrofobní, ale nerozlišuje se jako superhydrofobní, protože její kontaktní úhel není vyšší než 150 °. Adhezí nanočástic oxidu křemičitého se dosáhne kontaktních úhlů až 162 °. Použití nanočástic oxidu křemičitého je také zajímavé pro vývoj transparentních hydrofobních materiálů pro čelní skla automobilů a samočisticí okna.[53] Potažením již transparentního povrchu nano-oxidem křemičitým s přibližně 1% hmotn. Lze zvýšit kontaktní úhly kapiček až na 168 ° s 12 ° kluzným úhlem.

Pro vytváření lineární nízké hustoty byla hlášena účinná rutina polyethylen superhydrofobní a tím samočisticí;[54] 99% nečistot usazených na takovém povrchu je snadno odplaveno. Vzorované superhydrofobní povrchy mají také přísliby pro mikrofluidní zařízení typu lab-on-a-chip a mohou drasticky zlepšit povrchovou bioanalýzu.[55] V textilním průmyslu se superhydrofobicitou rozumí statické odvalovací úhly vody 20 ° nebo méně. Příkladem superhydrofobního účinku při živé aplikaci je tým Alinghi v Americkém poháru, který používá speciálně upravené plachetnice. Ošetření se skládá z mikrometrových částic v kombinaci s tradiční chemií fluoru.

Nedávno došlo k vývoji super hydrofobního papíru, který má jedinečné vlastnosti pro své použití v papírenském elektronickém a lékařském průmyslu.[56] Papír je syntetizován v organickém volném médiu, díky čemuž je šetrný k životnímu prostředí. Papír má antimikrobiální vlastnosti, protože nedrží vlhkost, takže je ideální pro chirurgické aplikace. Tento papír může být velkým průlomem pro papírenský elektronický průmysl. Díky odolnosti vůči vodným a organickým rozpouštědlům je ideální volbou při vývoji elektronických senzorů a čipů. Detekce analytů na bázi kůže je nyní možná bez poškození a nepřetržité výměny elektrod, protože tento článek bude imunní vůči potu. Díky svým nekonečným aplikacím bude tato oblast vědy o materiálech určitě prozkoumána.

Nedávná aplikace hydrofobních struktur a materiálů je ve vývoji čipů mikropalivových článků. Reakce v palivovém článku produkují odpadní plyn CO2 které mohou být ventilovány ven přes tyto hydrofobní membrány.[57] Membrána se skládá z mnoha mikrodut, které umožňují únik plynu, zatímco její hydrofobní charakteristika brání úniku kapalného paliva. Vstoupí více paliva, aby se nahradil objem, který předtím držel odpadní plyn, a reakce se nechá pokračovat.

Známá aplikace ultrahydrofobních povrchů je na tepelných výměnících,[58] kde mohou zlepšit vylučování kapiček a dokonce způsobit kondenzaci kapek, s potenciálem pro elektrárny, vytápění a klimatizaci a odsolování.[59] Oxidy vzácných zemin, u nichž se zjistí, že vykazují přirozeně hydrofobní povrchy, nabízejí alternativu k povrchovým povlakům, což umožňuje vývoj tepelně stabilních hydrofobních povrchů pro tepelné výměníky pracující při vysoké teplotě[60] Ultrahydrofobní odsolovací membrány pro membránová destilace byly také vyrobeny pro lepší odolnost proti znečištění,[61] které lze efektivně vyrobit pomocí chemická depozice par.[62]

Rovněž bylo navrženo, že superhydrofobní povrchy mohou také odpuzovat led nebo bránit akumulaci ledu vedoucí k jevu zmrzavost. Ne každý superhydrofobní povrch je však Icephobic[63] a přístup je stále ve vývoji.[64] Zejména je nevyhnutelná tvorba námrazy na celém povrchu v důsledku nežádoucího šíření meziprostorových mrznoucích vln iniciovaných hranami vzorku. Tvorba námrazy navíc přímo vede ke zvýšené adhezi námrazy, což představuje závažné výzvy pro následující proces rozmrazování. Vytvořením hierarchického povrchu lze potlačit šíření mrazu vln mezi kapkami, zatímco odstranění ledu / námrazy lze povýšen. Vylepšené výkony jsou hlavně díky aktivaci efektu okraje mikroskopické škály na hierarchickém povrchu, který zvyšuje energetickou bariéru pro přemostění ledu a také zvyšuje mazání kapalinou během procesu odmrazování / odmrazování.[65]

Schopnost obal úplné vyprázdnění viskózní kapaliny je do jisté míry závislé na povrchová energie vnitřních stěn kontejneru. Použití superhydrofobních povrchů je užitečné, ale lze je dále zlepšit použitím nových povrchů impregnovaných mazivem.[66]

Viz také

Reference

  1. ^ Wang, Shutao; Jiang, L. (2007). "Definice superhydrofobních stavů". Pokročilé materiály. 19 (21): 3423–3424. doi:10.1002 / adma.200700934.
  2. ^ Richard, Denis; Clanet, Christophe; Quéré, David (červen 2002). Msgstr "Doba kontaktu skákacího kapky". Příroda. 417 (6891): 811. doi:10.1038 / 417811a. PMID  12075341.
  3. ^ Morgan, James (21.11.2013). „Vodotěsný povrch je vůbec nejsušší'". BBC novinky. Citováno 2020-08-19.
  4. ^ „Fyzici prolomili teoretickou časovou bariéru na skákajících kapičkách (s videem)“. phys.org. Citováno 2020-08-19.
  5. ^ Bird, James C .; Dhiman, Rajeev; Kwon, Hyuk-Min; Varanasi, Kripa K. (listopad 2013). "Snížení doby kontaktu skákacího poklesu". Příroda. 503 (7476): 385–388. doi:10.1038 / příroda12740. ISSN  1476-4687.
  6. ^ Gauthier, Anaïs; Symon, Sean; Clanet, Christophe; Quéré, David (11.8.2015). „Voda působící na superhydrofobní makrotextury“. Příroda komunikace. 6 (1): 1–6. doi:10.1038 / ncomms9001. ISSN  2041-1723.
  7. ^ Liu, Yahua; Moevius, Lisa; Xu, Xinpeng; Qian, Tiezheng; Yeomans, Julia M .; Wang, Zuankai (8. června 2014). "Palačinka poskakující na superhydrofobních površích". Fyzika přírody. 10 (7): 515–519. arXiv:1406.3203. Bibcode:2014NatPh..10..515L. doi:10.1038 / nphys2980. PMC  5444522. PMID  28553363.
  8. ^ „Jak udělat lepší pláštěnku s malými“ miskami na vodu"". Ekonom. ISSN  0013-0613. Citováno 2020-08-19.
  9. ^ Girard, Henri-Louis; Soto, Dan; Varanasi, Kripa K. (2019-07-23). „Waterbowls: Reducing Impacting Droplet Interactions by Momentum Redirection“. ACS Nano. 13 (7): 7729–7735. doi:10.1021 / acsnano.9b01301. ISSN  1936-0851.
  10. ^ Young, T. (1805). „Esej o soudržnosti tekutin“. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 95: 65–87. doi:10.1098 / rstl.1805.0005.
  11. ^ Wenzel, RN (1936). "Odolnost pevných povrchů vůči smáčení vodou". Ind. Eng. Chem. 28 (8): 988–994. doi:10.1021 / ie50320a024.
  12. ^ de Gennes, Pierre-Gilles (2004). Fenomény kapilárnosti a smáčení. ISBN  978-0-387-00592-8.[stránka potřebná ]
  13. ^ Cassie, A. B. D .; Baxter, S. (1944). "Smáčivost porézních povrchů". Transakce Faradayovy společnosti. 40: 546. doi:10.1039 / tf9444000546.
  14. ^ Quéré, David (1. listopadu 2005). "Nelepivé kapky". Zprávy o pokroku ve fyzice. 68 (11): 2495–2532. Bibcode:2005RPPh ... 68,2495Q. doi:10.1088 / 0034-4885 / 68/11 / R01.
  15. ^ Extrand, C. W. (červen 2004). "Kritéria pro ultralyofobní povrchy". Langmuir. 20 (12): 5013–5018. doi:10.1021 / la036481s. PMID  15984262.
  16. ^ Johnson, Rulon E .; Dettre, Robert H. (červenec 1964). „Hystereze kontaktního úhlu. III. Studie idealizovaného heterogenního povrchu“. The Journal of Physical Chemistry. 68 (7): 1744–1750. doi:10.1021 / j100789a012.
  17. ^ Extrand, C. W. (říjen 2002). "Model pro kontaktní úhly a hysterezi na drsných a ultrafobních površích". Langmuir. 18 (21): 7991–7999. doi:10.1021 / la025769z.
  18. ^ Michael, Nosonovsky; Bhushan, Bharat (březen 2007). "Hierarchická drsnost činí superhydrofobní stavy stabilními". Mikroelektronické inženýrství. 84 (3): 382–386. doi:10.1016 / j.mee.2006.10.054.
  19. ^ Bittoun, Eyal; Marmur, Abraham (20. září 2012). „Role drsnosti v několika stupních v efektu Lotus: Je to nezbytné pro superhydrofobicitu?“. Langmuir. 28 (39): 13933–13942. doi:10.1021 / la3029512. PMID  22946829.
  20. ^ Wang, S.T .; Liu, Huan; Jiang, Lei (2006). Poslední postup na biologicky inspirovaném povrchu se speciální smáčitelností. Výroční přehled nano výzkumu. 1. 573–628. doi:10.1142/9789812772374_0013. ISBN  978-981-277-237-4.
  21. ^ Ward, J.V. (1992). Ekologie vodního hmyzu: 1. Biologie a stanoviště. New York: Wiley & Sons. 74, 96, 172, 180. ISBN  978-0-471-55007-5.
  22. ^ Barthlott, Wilhelm; Ehler, Nesta (1977). Raster-Elektronenmikroskopie der Epidermis-Oberflächen von Spermatophyten. Tropische und subtropische Pflanzenwelt (v němčině). p. 110. ISBN  978-3-515-02620-8.
  23. ^ J. Brown. „US Patent 4 911 782“.
  24. ^ J. Brown. „US Patent 5 200 152“.
  25. ^ Národní vědecká nadace. "Cytometr se zastaveným průtokem".
  26. ^ J. Brown. „US Patent 5 853 894“.
  27. ^ Barthlott, Wilhelm; C. Neinhuis (1997). „Čistota posvátného lotosu nebo únik před kontaminací na biologických površích“. Planta. 202: 1–8. doi:10,1007 / s004250050096.
  28. ^ J. Brown. „US Patent 6 767 587“.
  29. ^ J. Brown. „US Patent 8 785 556“.
  30. ^ Cheng, Yang-Tse; Rodak, Daniel E. (4. dubna 2005). „Je lotosový list superhydrofobní?“. Aplikovaná fyzikální písmena. 86 (14): 144101. Bibcode:2005ApPhL..86n4101C. doi:10.1063/1.1895487.
  31. ^ Narhe, R. D; Beysens, D. A (červenec 2006). "Kondenzace vody na superhydrofobním povrchu špice". Europhysics Letters. 75 (1): 98–104. Bibcode:2006EL ..... 75 ... 98N. doi:10.1209 / epl / i2006-10069-9.
  32. ^ Lai, S.C.S. (Srpen 2003). Napodobování přírody: Fyzikální základ a umělá syntéza Lotus efektu (PDF) (Zpráva).
  33. ^ Koch, Kerstin; Bhushan, Bharat; Barthlott, Wilhelm (2008). "Rozmanitost struktury, morfologie a smáčení povrchů rostlin". Měkká hmota. 4 (10): 1943. Bibcode:2008SMat .... 4,1943 kB. doi:10.1039 / b804854a.
  34. ^ Onda, T .; Shibuichi, S .; Satoh, N .; Tsujii, K. (1996). „Super-vodoodpudivý fraktální povrch“. Langmuir. 12 (9): 2125–2127. doi:10.1021 / la950418o.
  35. ^ A b Miwa, Masashi; Nakajima, Akira; Fujishima, Akira; Hashimoto, Kazuhito; Watanabe, Toshiya (červen 2000). "Účinky drsnosti povrchu na klouzavé úhly vodních kapiček na superhydrofobní povrchy". Langmuir. 16 (13): 5754–5760. doi:10.1021 / la991660o.
  36. ^ Shirtcliffe, NJ; McHale, G .; Newton, M. I .; Perry, C. C. (2003). „Jiskrově superhydrofobní organokřemičité sol-gelové pěny“. Langmuir. 19 (14): 5626–5631. doi:10.1021 / la034204f.
  37. ^ Teare, D. O. H .; Spanos, C. G .; Ridley, P .; Kinmond, E. J .; Roucoules, V .; Badyal, J. P. S .; Brewer, S. A .; Coulson, S .; Willis, C. (listopad 2002). „Pulzní plazmové ukládání superhydrofobních nanosfér“. Chemie materiálů. 14 (11): 4566–4571. doi:10,1021 / cm011600f.
  38. ^ Bico, J; Marzolin, C; Quéré, D (15. září 1999). "Perlové kapky". Europhysics Letters (EPL). 47 (6): 743–744. Bibcode:1999EL ..... 47..743B. doi:10.1209 / epl / i1999-00453-r.
  39. ^ Youngblood, Jeffrey P .; Sottos, Nancy R. (31. ledna 2011). „Bioinspirované materiály pro samočištění a samoléčení“. Bulletin MRS. 33 (8): 732–741. doi:10.1557 / mrs2008.158.
  40. ^ Gao, LC; McCarthy, TJ (2007). „Jak se Wenzel a Cassie mýlili“. Langmuir. 23 (7): 3762–3765. doi:10.1021 / la062634a. PMID  17315893.
  41. ^ Chen, W; Fadeev, Alexander Y .; Hsieh, Meng Che; Öner, Didem; Youngblood, Jeffrey; McCarthy, Thomas J. (1999). "Ultrahydrofobní a ultralyofobní povrchy: Některé komentáře a příklady". Langmuir. 15 (10): 3395–3399. doi:10.1021 / la990074s.
  42. ^ Cannon, Andrew H; King, William P (28. května 2010). "Vizualizace jevů kontaktní čáry na mikrostrukturovaných superhydrofobních površích". Journal of Vacuum Science and Technology. 28 (3): L21. Bibcode:2010JVSTB..28L..21C. doi:10.1116/1.3432124.
  43. ^ Fang, Guoping; Li, Wen; Wang, Xiufeng; Qiao, Guanjun (21. října 2008). "Dropletní pohyb na navržených mikrotexturovaných superhydrofobních povrchech s nastavitelnou smáčitelností". Langmuir. 24 (20): 11651–11660. doi:10.1021 / la802033q. PMID  18788770.
  44. ^ Choi, Wonjae; Tuteja, Anish; Chhatre, Shreerang; Mabry, Joseph M .; Cohen, Robert E .; McKinley, Gareth H. (5. června 2009). "Tkaniny s laditelnou oleofobicitou". Pokročilé materiály. 21 (21): 2190–2195. doi:10.1002 / adma.200802502. hdl:1721.1/59316.
  45. ^ Lim, Ho Sun; Kwak, Donghoon; Lee, Dong Yun; Lee, Seung Goo; Cho, Kilwon (duben 2007). „Reverzibilní přepínání filmu oxidu vanadičitého na základě UV záření mezi superhydrofobicitou a superhydrofilitou“. Journal of the American Chemical Society. 129 (14): 4128–4129. doi:10.1021 / ja0692579. PMID  17358065.
  46. ^ Zhao, Ning; Xu, Jian; Xie, Qiongdan; Weng, Lihui; Guo, Xinglin; Zhang, Xiaoli; Shi, Lianghe (5. července 2005). „Výroba biomimetického superhydrofobního povlaku s mikro-nano-binární strukturou“. Makromolekulární rychlá komunikace. 26 (13): 1075–1080. doi:10.1002 / březen.200500188.
  47. ^ Kumar, Manish; Bhardwaj (2020). „Zvlhčovací vlastnosti listu Colocasia esculenta (Taro) a jeho biologicky inspirovaný povrch“. Vědecké zprávy. 10 (1): 935. Bibcode:2020NatSR..10..935K. doi:10.1038 / s41598-020-57410-2. PMC  6976613. PMID  31969578.
  48. ^ Yao, Ke Xin; Zeng, Hua Chun (16. prosince 2008). "Výroba a povrchové vlastnosti kompozitních filmů SAM / Pt / ZnO / SiO2". Langmuir. 24 (24): 14234–14244. doi:10.1021 / la802528y. PMID  19360946.
  49. ^ Vakarelski, Ivan U .; Patankar, Neelesh A .; Marston, Jeremy O .; Chan, Derek Y. C .; Thoroddsen, Sigurdur T. (12. září 2012). "Stabilizace parní vrstvy Leidenfrostu texturovanými superhydrofobními povrchy". Příroda. 489 (7415): 274–277. Bibcode:2012Natur.489..274V. doi:10.1038 / příroda11418. PMID  22972299.
  50. ^ Xue, Chao-Hua; Jia, Shun-Tian; Zhang, Jing; Tian, ​​Li-Qiang; Chen, Hong-Zheng; Wang, Mang (12. ledna 2016). „Příprava superhydrofobních povrchů na bavlněných textiliích“. Věda a technologie pokročilých materiálů. 9 (3): 035008. Bibcode:2008STAdM ... 9c5008X. doi:10.1088/1468-6996/9/3/035008. PMC  5099662. PMID  27878005.
  51. ^ Xue, Chao-Hua; Jia, Shun-Tian; Chen, Hong-Zheng; Wang, Mang (12. ledna 2016). „Superhydrofobní bavlněné tkaniny připravené sol-gelovým potahem TiO2 a povrchová hydrofobizace ". Věda a technologie pokročilých materiálů. 9 (3): 035001. Bibcode:2008STAdM ... 9c5001X. doi:10.1088/1468-6996/9/3/035001. PMC  5099655. PMID  27877998.
  52. ^ Hsieh, Chien-Te; Wu, Fang-Lin; Yang, Shu-Ying (srpen 2008). „Superhydrofobicita z kompozitních nano / mikrostruktur: Uhlíkové tkaniny potažené nanočásticemi oxidu křemičitého“. Technologie povrchů a povlaků. 202 (24): 6103–6108. doi:10.1016 / j.surfcoat.2008.07.006.
  53. ^ Su, Changhong; Li, červen; Geng, Hongbin; Wang, Qingjun; Chen, Qingmin (prosinec 2006). "Výroba opticky transparentního superhydrofobního povrchu vložením nano-oxidu křemičitého". Aplikovaná věda o povrchu. 253 (5): 2633–2636. Bibcode:2006ApSS..253.2633S. doi:10.1016 / j.apsusc.2006.05.038.
  54. ^ Yuan, Zhiqing; Chen, Hong; Zhang, Jide; Zhao, Dejian; Liu, Yuejun; Zhou, Xiaoyuan; Li, Song; Shi, Pu; Tang, Jianxin; Chen, Xin (2008). „Příprava a charakterizace samočisticího stabilního superhydrofobního lineárního polyethylenu s nízkou hustotou“. Věda a technologie pokročilých materiálů. 9 (4): 045007. Bibcode:2008STAdM ... 9d5007Y. doi:10.1088/1468-6996/9/4/045007. PMC  5099649. PMID  27878035.
  55. ^ Ressine, Anton; Marko-Varga, György; Laurell, Thomas (2007). Technologie porézní křemíkové proteinové microarray a ultra- / superhydrofobní stavy pro lepší bioanalytické odečítání. Výroční zpráva o biotechnologii. 13. 149–200. doi:10.1016 / S1387-2656 (07) 13007-6. ISBN  978-0-444-53032-5. PMID  17875477.
  56. ^ Baidya, Avijit; Ganayee, Mohd Azhardin; Jakka Ravindran, Swathy; Tam, Kam Chiu; Das, Sarit Kumar; Ras, Robin H. A .; Pradeep, Thalappil (27. října 2017). „Organická výroba trvanlivého a multifunkčního superhydrofobního papíru bez obsahu rozpouštědel z vodorozpustných stavebních bloků z nanovláken z fluorované celulózy“. ACS Nano. 11 (11): 11091–11099. doi:10.1021 / acsnano.7b05170. PMID  29059514.
  57. ^ Hur, Janet I .; Meng, Dennis D .; Kim, Chang-Jin (2010). „Membránový mikroskopický čip palivových článků umožněný samočerpáním směsi paliva a oxidantu“. 2010 23. mezinárodní konference IEEE o mikroelektromechanických systémech (MEMS). str. 168–71. doi:10.1109 / MEMSYS.2010.5.542538. ISBN  978-1-4244-5761-8.
  58. ^ Miljkovic, Nenad; Enright, Ryan; Wang, Evelyn N. (13. února 2012). "Vliv kapičkové morfologie na dynamiku růstu a přenos tepla během kondenzace na superhydrofobních nanostrukturovaných površích". ACS Nano. 6 (2): 1776–1785. doi:10.1021 / nn205052a. hdl:1721.1/85004. PMID  22293016.
  59. ^ Warsinger, David E.M .; Swaminathan, Jaichander; Maswadeh, Laith A .; Lienhard V, John H. (říjen 2015). "Superhydrofobní povrchy kondenzátoru pro destilaci membrány vzduchovou mezerou". Journal of Membrane Science. 492: 578–587. doi:10.1016 / j.memsci.2015.05.067. hdl:1721.1/102500.
  60. ^ Kemsley, Jyllian (28. ledna 2013). „Oxidy vzácných zemin jsou přirozeně hydrofobní“. Chemické a technické novinky. 91 (4): 31.
  61. ^ Warsinger, David M .; Servi, Amelia; Van Belleghem, Sarah; Gonzalez, Jocelyn; Swaminathan, Jaichander; Kharraz, Jehad; Chung, Hyung Won; Arafat, Hassan A .; Gleason, Karen K .; Lienhard V, John H. (květen 2016). "Kombinace dobíjení vzduchu a membránové superhydrofobicity pro prevenci znečištění při membránové destilaci". Journal of Membrane Science. 505: 241–252. doi:10.1016 / j.memsci.2016.01.018. hdl:1721.1/105438.
  62. ^ Servi, Amelia T .; Guillen-Burrieza, Elena; Warsinger, David M .; Livernois, William; Notarangelo, Katie; Kharraz, Jehad; Lienhard V, John H .; Arafat, Hassan A .; Gleason, Karen K. (únor 2017). "Účinky tloušťky a konformity filmu iCVD na propustnost a smáčení MD membrán". Journal of Membrane Science. 523: 470–479. doi:10.1016 / j.memsci.2016.10.008. hdl:1721.1/108260.
  63. ^ Nosonovsky, Michael; Hejazi, Vahid (25. září 2012). „Proč superhydrofobní povrchy nejsou vždycky fóbické“. ACS Nano. 6 (10): 8488–8491. doi:10.1021 / nn302138r. PMID  23009385.
  64. ^ Hejazi, Vahid; Sobolev, Konstantin; Nosonovsky, Michael (12. července 2013). „Od superhydrofobicity k icefobicitě: analýza sil a interakcí“. Vědecké zprávy. 3 (1): 2194. Bibcode:2013NatSR ... 3E2194H. doi:10.1038 / srep02194. PMC  3709168. PMID  23846773.
  65. ^ Chen, Xuemei; Ma, Ruiyuan; Zhou, Hongbo; Zhou, Xiaofeng; Che, Lufeng; Yao, Shuhuai; Wang, Zuankai (28. srpna 2013). „Aktivace efektu Microscale Edge na hierarchickém povrchu pro potlačení polevy a propagaci odmrazování“. Vědecké zprávy. 3 (1): 2515. Bibcode:2013NatSR ... 3E2515C. doi:10.1038 / srep02515. PMC  3755279. PMID  23981909.
  66. ^ Smith, J. David; Dhiman, Rajeev; Anand, Sushant; Reza-Garduno, Ernesto; Cohen, Robert E .; McKinley, Gareth H .; Varanasi, Kripa K. (2013). "Mobilita kapiček na povrchu impregnovaném mazivem". Měkká hmota. 9 (6): 1772–1780. Bibcode:2013SMat .... 9.1772S. doi:10.1039 / c2sm27032c. hdl:1721.1/79068.

externí odkazy