Интернет-магазин NanoStore
 
  Корзина пуста
ТОВАРЫ
 
НОВИНКИ
СТАТЬИ



Какая заправка, по вашему мнению, лучшая?
КЛО
WOG
BP (ТНК)
ANP (Альфа-Нафта)
OKKO (Галнефтегаз)
Альянс, Shell (НК Альянс+Shell)
Кло (джоббер ТНК)
Золотой Гепард (ТНК)
Лукойл
ТНК
УкрТатНафта
БРСМ
Результаты   Голосов: 1309

Эффект лотоса в современных нанотехнологиях для авто

Многие современные технологии основаны на результатах наблюдения за живой природой и заимствования у нее уникальных механизмов и принципов. Одним из примеров такого «сотрудничества» человека с природой является так называемый «эффект лотоса» (Lotus-effect). Под этим эффектом понимают явление самоочистки листьев и цветов некоторых растений, которое основано на особом наноструктурированном строении их поверхности. Данный феномен был запатентован учеными, открывшими его в семидесятых годах ХХ века – Вильгельмом Бартхлоттом и Кристофом Найнуйсом.

Эффект был назван в честь лотоса – растения, на котором он проявляется максимально ярко. Интересную способность лотоса к самоочистке заметили еще в древние времена: например, культура буддизма отождествляет его с чистотой и непорочностью, ведь листья и цветки этого растения не покрываются грязью даже в мутной тинистой воде.

нанотехнологии, эффект-лотоса, lotus-effect

Цветок лотоса и капля воды на поверхности листа

В результате исследований выяснилось, что способность к самоочищению относится не только к неорганическим загрязнениям (пыль, сажа, например), но и к загрязнениям биологическим (водоросли, микроорганизмы, споры, бактерии и пр.). Причем защищать себя таким образом может не только лотос – кактус, тюльпан, камыш, капуста также обладают этим свойством, а еще некоторые насекомые, в частности, их крылья.

Как же работает этот механизм? Благодаря точным микроскопам удалось раскрыть его природу. Оказалось, все дело в кутине – воскообразном веществе, состоящем из высших жирных кислот и эфиров. Это вещество располагается на поверхности листьев и цветков в виде своеобразных «шипов», которые и являют собой специфическую наноструктуру.

нанотехнологии, эффект-лотоса, lotus-effect

Поверхность листа лотоса под электронным микроскопом

«Эффект лотоса» возник в результате сложных эволюционных процессов, направленных на повышение способностей растений к выживанию. Дело в том, что загрязнение листьев как неорганическими веществами, так и бактериями, способно нарушить естественные биологические явления, имеющие место на поверхности. Ведь поверхность любого листка – это комплексная система, обладающая возможностями терморегулирования, фотосинтеза, водно-солевого обмена и др.  Таким образом, с помощью "лотос-эффекта" растения защищают себя от размножения и паразитирования спор, загрязнения любыми веществами. Поверхности таких особых растений способны проявлять уникальные гидрофобные возможности, благодаря которым любая жидкость не задерживается, а стекает с них, увлекая за собой и загрязнения. Частицы грязи при этом распределяются по внешней стороне капли воды, не проникая внутрь нее.

нанотехнологии, эффект-лотоса, lotus-effect

Капля жидкости на супергидрофобной поверхности (капля касается листа только в нескольких точках, стягивается за счет поверхностного натяжения к шару и при самых незначительных углах наклона свободно скатывается)

Изучив условия, в которых проявляется «эффект лотоса», ученые смогли объяснить, как он реализуется на наноуровне. Сделать это можно с помощью простого примера: представим себе поверхность, покрытую зубцами наподобие расчески. Если положить на зубцы кусочек бумаги, то площадь его соприкосновения с поверхностью будет минимальной – только в местах контакта с зубцами. Если тот же клочок бумаги положить на гладкую поверхность, площадь соприкосновения значительно увеличится.

Таким же образом работает и поверхность листьев, покрытая восковыми ворсинками: грязь соприкасается только с ними, и капли воды тоже. Вода не может растечься и остается в виде шарика, а частицы загрязнения, слабо сцепленные с «остриями» ворсинок, соединяются с гладкой поверхностью капли. Капля же, стекая с листа, уносит с собой и загрязнения.

нанотехнологии, эффект-лотоса, lotus-effect

Капля воды на гладкой (слева) и шероховатой (справа) поверхностях

Соответственно, такой механизм «эффекта лотоса» довольно просто скопировать человеку, создав материал с такими же свойствами, как и самоочищающиеся поверхности растений.

Есть множество примеров, демонстрирующих широкое применение технологий на основе «эффекта лотоса», но большинство из них относятся к созданию специальных покрытий для автомобилей – для корпуса, окон, пропитки тентов и пр.

Нанотехнологии на основе этого явления помогли увеличить срок эксплуатации автомобильных покрытий, защитить внешний вид автомобиля от постоянных угроз внешней среды, тем самым снижая скорость снижения стоимости машины при регулярном использовании.

Одним из примеров применения «эффекта лотоса» стал продукт компании «Дуалес Систем Дойчланд АГ», который она продемонстрировала еще в 2000 году на всемирной выставке в Ганновере. Это была автомобильная краска, способная к самоочищению под воздействием обычной воды, причем отличный результат достигается даже при сильном загрязнении.

Развитие нанотехнологий позволило усовершенствовать способы очистки поверхности авто: сейчас уже существуют особые составы, которые распыляются на поверхность и растираются тканью. Они не только удаляют грязь, но и покрывают поверхность слоем самоочищающегося вещества, которое действует в течение многих месяцев.

Уже в 2003 году появились машины, поверхность которых покрыта лаком со специально разработанными наночастицами. После высыхания лака наночастицы обеспечивают его прочность и интенсивность блеска за счет образования плотной сетчатой структуры. Такую технологию использовали в производстве автомобилей Mercedes-Benz серий E, S, CL, SL и SLK, которые на выставке «Automechanika» в 2004 году получили награду в одной из  номинаций за свои уникальные способности к легкой очистке.

Еще одним достижением развития нанотехнологий стало создание экологически безопасных красок. Дело в том, что обычные краски содержат в составе растворители, которые во время сушки загрязняют окружающую среду. После изобретения новых порошковых веществ эта проблема была решена: такие порошковые краски не содержат вредоносных органических соединений. Кстати, компания DuPont заявляет, что создала экологически чистую порошковую краску на водной основе еще вначале 90-х – для высыхания такому материалу нужно не более 10 секунд под воздействием ультрафиолетового излучения.

А фирма Nanovere сумела создать краску, обладающую сразу двумя полезными свойствами: способностью к самоочищению и стойкостью к царапинам и повреждениям. Продукт получил название Zyvere 2K Nanocoating и прошел все испытания в естественных условиях «на отлично».

Еще одно изобретение, покрытие на основе наночастиц диоксида кремния, способно снизить появление царапин на 53%, а возникновение загрязнений – на 60% за счет описанного выше «эффекта лотоса». Такое нанопокрытие применяют для кузовов автомобиля, нанесения на колесные диски, поверхности судов и самолетов.

В общем-то, сегодня разработано довольно много составов на основе нанотехнологий: например, всевозможные полироли и другие средства защиты. Они предназначены для нескольких основных целей: визуальная маскировка повреждений и царапин на поверхности, восстановление свойств лакокрасочного покрытия или стекол автомобиля и придания им способности к самоочистке. Такие материалы состоят обычно из некого растворителя и самой полироли, основанной на частицах наноматериала (алмаз, окиси кремния и титана и др.).

Важным шагом стало также изобретение гидрофобных покрытий для стекол в автомобилях, которые постоянно подвергаются действию воды и грязи, а потому становятся мутными и ухудшают обзор. Такие покрытия основаны на уменьшении площади соприкосновения капель воды с поверхностью стекла, что позволяет воде стекать, не оставляя подтеков и загрязнений.

нанотехнологии, эффект-лотоса, lotus-effect

Процесс лотос-эффекта: 1 – нанопокрытие; 2 – капля жидкости (воды); 3 – загрязнение; 4 – поверхность (стекло, краска, керамика и т.д.)

Использование таких веществ для стекол имеет массу преимуществ. Любые загрязнения, как-то: снег, дождь, пыль, смолы, капли масла, насекомые – легко удаляются даже потоком воздуха при движении автомобиля или, в более экстремальных условиях, «дворниками». Естественно, более прозрачные стекла улучшают видимость даже в ночное время, а в результате повышается уровень безопасности. Кроме того, это позволяет экономить на стеклоочистителях, ведь их приходится использовать значительно реже.

Конечно, «эффект лотоса» нашел свое применение не только в автомобильной промышленности. Сегодня уже создано множество материалов, способных к самоочищению, обладающих гидрофобными свойствами, например, водоотталкивающие краски для фасадов, покрытия для поездов, незапотевающие стекла, непромокающая одежда и т.д. Развитие нанотехнологий и продолжение изучения их возможностей способно в перспективе принести человечеству еще множество удачных изобретений.

 

Дата публикации: 12 Февраль 2011 г.

ЛИДЕРЫ ПРОДАЖ