Супергидрофобные покрытия: Супергидрофобные покрытия | corrosio.ru
«Супергидрофобные покрытия для электропроводов ЛЭП» в блоге «Перспективные разработки, НИОКРы, изобретения»
Времена, когда человечество обходилось костром, печкой или
паровым котлом, давно миновали. Людям нужно электричество, и чем
дальше, тем больше. Нам бы хотелось, чтобы оно было дешёвым, но
его доставка потребителям обходится дорого. Российский климат не
благоприятствует энергетике: коррозия разъедает опоры ЛЭП, в
плохую погоду снег и лёд покрывают провода, вызывая повреждение
линий, устранение неполадок требует много времени, сил и средств.
С такими же проблемами сталкиваются многие северные страны, а
также Китай и Япония. В последние годы учёные разных стран
исследуют возможность защитить провода и конструкции ЛЭП с
помощью специальных покрытий. Специалисты Института физической химии и
электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН разработали и испытали
супергидрофобные покрытия, которые помешают проводам обледенеть,
а если такое всё же произойдёт, ото льда будет несложно
избавиться.
Испытание супергидрофобных покрытий в потоке водного аэрозоля при температуре -5 °С и скорости ветра 10 м/с. Спустя минуту на алюминиевом образце без покрытия уже появляется слой льда
Налипание снега и льда на провода и опоры ЛЭП – большая проблема. Особенно опасны ледяные дожди, когда капли переохлаждённой жидкости попадают на металлическую поверхность, имеющую температуру ниже нуля. Вспомним хотя бы ледяной дождь, прошедший в декабре 2010 года над Центральной Россией. В результате только на территории Московской области было одновременно отключено 217 высоковольтных линий, 134 высоковольтных питающих центра 220 кВ, а также более 10 тысяч трансформаторных подстанций.
С обледенением линий борются, конечно. Чаще всего используют
механические методы, но они требуют доступа к ЛЭП, что нарушает
нормальную работу участка. К тому же механическое воздействие не
препятствует обледенению, а устраняет его. Можно повысить
сопротивление проводов, пропуская по ним ток в особом режиме.
Сравнительные испытания алюминиевых проводов в условиях выпадения ледяного дождя (температура воздуха -4 °С, влажность воздуха 97%)
Вот что рассказала в интервью STRF.ru главный научный сотрудник ИФХЭ РАН член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук Людмила Бойнович:
«Одна из отличительных особенностей
супергидрофобных материалов – самоочистка поверхности от пыли
и других твёрдых частиц при её контакте с каплями жидкости.
Дело
в том, что даже при очень малых наклонах супергидрофобной
поверхности капли воды не соскальзывают по ней, а скатываются.
Благодаря водоотталкивающим свойствам поверхности, на ней
практически не скапливается вода, которая может
кристаллизоваться. Кроме того, уже образовавшийся лёд, изморозь
или мокрый снег к таким поверхностям прилипают плохо и осыпаются
с проводов под действием собственного веса или ветра».
На алюминиевую пластину с супергидрофобным покрытием (сверху) не налипает снег. Снимок сделан в условиях снегопада при температуре воздуха -3 °С, влажности 99% и скорости ветра 2 м/с
Специалисты Института физической химии и электрохимии им. А.Н.
Фрумкина РАН и Института проблем
механики им. А.Ю. Ишлинского РАН показали, что с алюминиевых
поверхностей, на которые нанесено супергидрофобное покрытие, лёд
легко удалить. Учёные работали с одножильными и многожильными
алюминиевыми проводами. Сначала электрохимическими методами
обрабатывали провода, в результате чего их поверхность
становилась шероховатой – на ней возникали микро- и нанорельеф.
Затем на шероховатую поверхность наносили гидрофобный агент –
фтороксисилан. На таких поверхностях вода контактирует с
материалом только по выступающим частям рельефа, то есть площадь
реального контакта между жидкостью и материалом уменьшается в
несколько раз. А чем меньше площадь контакта, тем меньше
сцепление воды и льда с поверхностью.
Учёные давали образцам обмёрзнуть, а потом определяли, какие
усилия нужны, чтобы вытянуть или выкрутить провод из ледяного
чехла. Оказалось, что на супергидрофобных поверхностях капли воды
почти не растекаются и легко скатываются при углах наклона
поверхности меньше 15°. При супергидрофобизующей обработке
прочность соединения льда с алюминием уменьшается в 2,6 раза,
если из ледяного чехла приходится выкручивать многожильный
кабель, и в 5–10 раз, когда вытягивают провод. При этом следов
льда на освобождённом проводе не остаётся. От многократного
повторения этой процедуры качество покрытия практически не
пострадало, оно оказалось стойким к механическим нагрузкам.
Поэтому супергидрофобное покрытие можно считать льдофобным. Оно
хорошо переносит циклические перепады
температур от -18 °С до +25 °С, свойственные средней полосе
России.
«Чтобы получение супергидрофобного покрытия превратилось из искусства в технологию, необходим определённый уровень развития нанотехнологий, – поясняет Людмила Бойнович. – Нанотолщина слоя гидрофобного агента позволяет добиться максимальной механической стойкости контакта материала и покрытия и минимизировать его расход. Нанесение более толстого слоя гидрофобного агента может привести к отслаиванию покрытия при колебаниях температуры. Кроме того, нанокривизна элементов текстуры на поверхности позволяет эффективно повышать её гидрофобность».
Исследователи отмечают, что полученные ими супергидрофобные покрытия можно рассматривать как эффективное средство борьбы с обледенением и накоплением снега на алюминиевых элементах ЛЭП.
Работа выполнена при финансовой
поддержке Президиума РАН (программа
фундаментальных исследований № 24 «Фундаментальные основы
технологий наноструктур и наноматериалов») и Совета при
Президенте РФ по грантам и государственной поддержке ведущих
научных школ.
Источник информации:
- L.B. Boinovich, A.M. Emelyanenko, Anti-icing potential of superhydrophobic coatings. Mendeleev Communications, 2013, 23, 3–10;
- Л.Б. Бойнович и др. «Адгезионная прочность контакта льда с супергидрофобным покрытием». Доклады Академии наук, 2013, том 448, № 6, с. 675–679.
Мир современных материалов — Супергидрофобные покрытия способные работать под давлением
- Информация о материале
- Опубликовано: 03 сентября 2015 03 сентября 2015
- Просмотров: 4601 4601
Супергидрофобные покрытия, которые отталкивают жидкость путем захвата воздуха внутри микроскопических поверхностных карманов, как правило, теряют свои свойства при повышенном давлении, когда жидкость насильно проникает в эти карманы. В ходе данной работы были изготовлены супергидрофобные поверхности, которые могут выдерживать давление в 10 раз больше, чем атмосферное.
Супергидрофобные покрытия отталкивают жидкость путем захвата воздуха внутри микроскопических поверхностных текстур. Уровень повышенных нагрузок, который могут выдерживать нанотекстурированные, супергидрофобные покрытия в большей степени определяется геометрией текстурирования. После тщательного изучения наноразмерной геометрии удалось добиться существенных успехов в долговечности и возможности применения таких структур для солнечных панелей, самовосстанавливающихся покрытий и систем анти-обледенения. Тем не менее, полученные композитные поверхности склонны разрушаться под внешним давлением. Большей устойчивости покрытий должны способствовать геометрия и наноуровневые эффекты поверхностных наноструктур.
В ходе данного исследования с помощью дифракции рентгеновских лучей было изучено поведение под давлением супергидрофобных поверхностей кремния с нанотекстурами размерами ≈ 20 нм цилиндрической, конической и линейной формы.
Исследование показало, что предел супергидрофобных свойств достигается, когда давление жидкости поднимается выше критического значения, которое зависит от формы и размера текстур. Это проникновение численно моделируется с учетом реальной геометрии текстуры и макроскопической капиллярной теории. Еще один важный вывод, что проникновение жидкости является необратимым для всех текстур поверхности, кроме конической.
(Вверху слева) Текстуры конической формы и (внизу слева) цилиндрические наноструктуры, которые создают супергидрофобные поверхности. Воздушные карманы между структурами порождают гидрофобные свойства.
(Вверху справа) Высокоскоростные фотографии падающей капли воды на поверхности наноструктурированного покрытия до (вверху), во время (среднее) и после удара (внизу).
Credit: Image courtesy of Charles Black, Antonio Checco, and Atikur Rahman
Полученные результаты важны для понимания и проектирования наноразмерных многофазных систем (жидкость/газ), в том числе более эффективных супергидрофобных покрытий.
Источник: Antonio Checco, Benjamin M. Ocko, Atikur Rahman, Charles T. Black, Mykola Tasinkevych, Alberto Giacomello, Siegfried Dietrich. Collapse and Reversibility of the Superhydrophobic State on Nanotextured Surfaces . Physical Review Letters, 2014; 112 (21) DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.216101
Вас также может заинтересовать:
- Cупергидрофобные материалы без нанесения покрытий
- Покрытие уменьшает трение и защищает от коррозии
- Новое покрытие снизит расход топлива
- Защитное композиционное покрытие для электрических контактов
- Новый простой способ изготовления супергидрофобного покрытия
- Назад
- Вперед
Супергидрофобные покрытия NANOMYTE® – водоотталкивающие
Повышение эффективности и экономия энергии
Линия гидрофобных покрытий NEI NANOMYTE ® обеспечивает надежную защиту от истирания и жидкостей и может наноситься на различные подложки, включая пластик, металлы, стекло, окрашенные поверхности, ткани и 3D-печатные детали.
NANOMYTE ® SuperCN и SuperCN Plus применимы к промышленным конденсаторам в целом и, в частности, к поверхностным конденсаторам на электростанциях. Прочные гидрофобные покрытия также можно использовать для придания противообрастающих и легко очищаемых свойств металлическим поверхностям различных широко используемых потребительских товаров, таких как кухонная техника, насадки для душа и поручни, и это лишь некоторые из них.
Демонстрационное видео SuperCN
NANOMYTE
® SuperCN SuperCN — это прочное, высокогидрофобное покрытие, изначально разработанное для металлических поверхностей, но также может использоваться на различных других поверхностях, включая пластик, стекло, окрашенные поверхностей и тканей. Запатентованное покрытие обладает уникальным сочетанием свойств, включая гидрофобность и олеофобность, особенно хорошей адгезией к нержавеющей стали, превосходной стойкостью к истиранию и эрозии.
Хотя покрытие изначально было разработано для обеспечения капельной конденсации на трубах конденсатора из нержавеющей стали для повышения эффективности теплопередачи, его также можно использовать для придания противообрастающих и легко очищаемых свойств другим металлическим поверхностям, таким как латунь и титан.
NANOMYTE ® SuperCN представляет собой двухкомпонентный раствор для покрытия, который можно наносить окунанием, обтеканием, вращением, валиком, распылением, глубокой и обратной глубокой печатью. Для применений, где необходима грунтовка (например, полимерные подложки), NEI поставляет грунтовку — NANOMYTE ® SR-Primer , — которая хорошо работает с рядом пластиков.
Техническая информация: SuperCN TDS ♦ SuperCN SDS (часть A) ♦ SuperCN SDS (часть B)
Request Quote
NANOMYTE
® SuperCN Plus SuperCN Plus представляет собой функционально градиентное покрытие, которое придает супергидрофобные свойства подложке, обеспечивая при этом более высокую стойкость к истиранию по сравнению с существующими супергидрофобными покрытиями.
Поверхности, обработанные SuperCN Plus, заставляют жидкости собираться в капли и скатываться, мгновенно удаляя воду и оставляя поверхность полностью сухой. SuperCN Plus можно наносить на различные материалы подложки, включая пластмассы, металлы, стекло, окрашенные поверхности и ткани.
NANOMYTE ® SuperCN Plus представляет собой однокомпонентный раствор для покрытия, который можно наносить погружением, обтеканием, центрифугированием, валиком или распылением. Для областей применения, где необходима грунтовка (например, полимерные подложки), NEI поставляет грунтовку — NANOMYTE ® SR-Primer , — которая хорошо работает с рядом пластиков.
Техническая информация: SuperCN TDS ♦ SuperCN Plus SDS
Запросить цену
Где купить наши потребительские и промышленные супергидрофобные покрытия
Пожалуйста, используйте форму ниже, чтобы сообщить нам о своих потребностях, и один из наших представителей свяжется с вами, чтобы помочь вам.
Спасибо за интерес к NeverWet!
Имя
Фамилия
Компания
Город
государственный
Почтовый индекс
Страна United StatesCanadaAfghanistanAlbaniaAlgeriaAmerican SamoaAndorraAngolaAnguillaAntarcticaAntigua and BarbudaArgentinaArmeniaArubaAustraliaAustriaAzerbaijanBahamasBahrainBangladeshBarbadosBelarusBelgiumBelizeBeninBermudaBhutanBoliviaBosnia and HerzegovinaBotswanaBouvet IslandBrazilBritish Indian Ocean TerritoryBritish Virgin IslandsBruneiBulgariaBurkina FasoBurundiCambodiaCameroonCape VerdeCayman IslandsCentral African RepublicChadChileChinaChristmas IslandCocos (Keeling) IslandsColombiaComorosCongoCook IslandsCosta RicaCroatiaCubaCyprusCzech RepublicCôte d’IvoireDemocratic Republic of the CongoDenmarkDjiboutiDominicaDominican RepublicEcuadorEgyptEl SalvadorEquatorial GuineaEritreaEstoniaEthiopiaFalkland IslandsFaroe IslandsFijiFinlandFranceFrench GuianaFrench PolynesiaFrench Southern TerritoriesGabonGambiaGeorgiaGermanyGhanaGibraltarGreeceGreenlandGrenadaGuadeloupeGuamGuatemalaGuineaGuinea-BissauGuyanaHaitiHeard Island and McDonald IslandsHondurasHong Kong S.