Анализ изменений тонкого слоя пропитки для скользких покрытий (SLIPS) при контактах с водной средой выполнили ученые лаборатории поверхностных сил (ЛПС) Института физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина (ИФХЭ) РАН, 23 сентября сообщил портал «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу Минобрнауки РФ.

Ученые проанализировали поверхностные силы, которые действуют в тонком слое пропитки, и установили факторы, приводящие к потере этим слоем термодинамической устойчивости и последующему разрушению.

Структура смазочного слоя «скользких покрытий с пропиткой» и ее изменение в процессе эксплуатации устройства, на который этот слой нанесен, определяют долговечность SLIPS и сохранение его функциональных, в том числе антиобледенительных, водоотталкивающих и антикоррозионных свойств.

До тех пор, пока сохраняется целостность пленки, ее функции сохраняются, и поверхность остается скользкой. Механические нагрузки истощают смазку. Так, при отрыве от смазанной поверхности льда, снега или инея часть смазки уносится вместе с ними.

Исследования ученых показали, что текстурированная подложка из гидроксида алюминия, нанесенная под слой смазки, перераспределяет уменьшающийся при контакте с водой смазочный материал, не разрушая пленку.

На такой подложке на верхушках и стенках ее гребней при нанесении слоя смазки формируются стабильные тонкие смачивающие пленки, а избыток смазки вытесняется в вогнутые мениски между гребнями текстуры.

Старший научный сотрудник ЛПС ИФХЭ РАН, к. х. н. Кирилл Емельяненко пояснил: «Толщина сохранившейся пленки кардинально влияет на смазывающую способность и функциональные свойства „скользких покрытий с пропиткой“. Поэтому понимание термодинамической стабильности тонких и толстых слоев смазки поверх гладких и пористых поверхностей приобретает первостепенное значение».

Ученые проанализировали стабильность пленок с позиции вклада сил Ван-дер-Ваальса (межмолекулярных и межатомных сил, имеющих электростатическую природу) в расклинивающее давление.

Полученные результаты позволят подбирать структуру поверхности и состав смазочного материала таким образом, чтобы тонкий слой пропитки при контакте с жидкими и газовыми средами оставался более стабильным.

Такие устойчивые покрытия с водоотталкивающими, антиобледенительными и антикоррозионными свойствами нужны в авиации, судостроении, энергетике и других областях, где атмосферные осадки, кристаллизуясь на поверхности движущихся устройств, могут привести к их поломке, разрушению и аварии.

«Создание полетобезопасных технологий для авиации — одно из ключевых направлений для многих научных школ, — рассказал Кирилл Емельяненко. — Наша лаборатория давно занимается этой тематикой. Благодаря новым исследованиям мы сейчас намного глубже понимаем, как у „скользких покрытий с пропиткой“ появляются и пропадают льдофобные свойства, и мы лучше готовы к их эффективному технологическому применению».

Результаты исследования ученых ИФХЭ РАН представлены в статье «Анализ стабильности нанопленки смазки на поверхности, пропитанной жидкостью, при истощении смазки по разделяющему давлению», опубликованной в Journal of Colloid and Interface Science.