| newatlas.com

Новый материал, способен переключаться от гидрофобного до гидрофильного состояния под воздействием электрического тока

Taking advantage of the change of atomic angles in single-layer boron nitride, a new material has been created that is able to switch from water-retaining to water-repellent, simply by the application of an electric current(Credit: University of Zurich)

Гидрофобные и гидрофильные материалы обладают различиями на микроскопическом уровне, которые и определяют их поведение по отношению к воде. Крошечных волоски на коже некоторых животных позволяют им в буквальном смысле выходить сухими из воды, а миллионы крошечных пор на поверхности волокон хлопка позволяют этому материалу активно абсорбировать влагу из воздуха.

Все материалы естественного происхождения обладают только лишь одним свойством по отношению к воде, но ученые создали искусственный материал, который может переключаться из гидрофобного в гидрофильное состояние и наоборот путем воздействия на него электрического тока соответствующей полярности.

Материал разработан учеными из Венского технологического университета (TU Wien), Цюрихского университета (University of Zurich) и других научных учреждений. Воздействие электрического тока изменяет структуру поверхности материала на наноразмерном уровне, благодаря чему материал меняет степень смачиваемости в широких пределах.

Поверхность этого материала покрыта слоем нитрида бора, помещенного на основание из родия. Слой нитрида бора имеет сотовидную ячеистую структуру с размером ячейки в 0.1 нанометра. Полоски из нитрида бора расположены на поверхности материала на расстоянии в 3.2 нанометра и когда через основание материала протекает электрический ток, его воздействие деформирует шестигранные ячейки нитрида бора. Деформация ячеек столь сильна, что это приводит к изменению угла контакта материала с молекулами воды настолько, что силы поверхностного натяжения больше не могут удерживать воду на поверхности. Деформация ячеек возникает за счет водорода, выделяющегося под воздействием электрического тока, который скапливается между слоем нитрида бора и родиевым основанием.

The boron nitride nanomesh superhoneycomb: nitrogen (green), boron (orange), rhodium (grey) shown here in its state without voltage applied(Credit:Marcella Iannuzzi, UZH & Ari Seitsonen, ENS Paris)

The boron nitride nanomesh superhoneycomb: nitrogen (green), boron (orange), rhodium (grey) shown here in its flattened state with voltage applied(Credit: Marcella Iannuzzi, UZH & Ari Seitsonen, ENS Paris)

Ученые наблюдали непосредственно за изменениями формы ячейки нитрида бора под воздействием электрического тока при помощи сканирующего туннельного микроскопа. "Понимание и управление процессами взаимодействия макро- и нано-мира представляет собой главную задачу нанотехнологий" - рассказывает профессор Ерс Гребер (Urs Greber) из университета Цюриха, - "Наша система, которая может переключаться электрическим способом, позволит нам изучить на фундаментальном уровне явление трения жидкостей и поверхности материалов. И это может быть использовано на практике для создания принципиально новых высокоэффективных смазочных материалов".

Материал с управляемыми гидрофобными свойствами может быть использован в биологии для создания электронных чипов, которые позволяют контролировать и обрабатывать отдельно взятые живые клетки. Так же эти принципы могут быть использованы для создания микрокапиллярных устройств и нано-размерных насосов, внутри которых давление с скорость движения потока жидкости регулируется электрическим напряжением.

Рекомендувати цей матеріал
X




забув пароль

реєстрація

X

X

надіслати мені новий пароль