Сотрудники Института теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН получили покрытия, которые позволят реализовать теплообменные устройства с эффективным отводом тепла. Способ можно применять в микроэлектронике, робототехнике, энергетике, космосе, авиации и многих других областях.
Кандидат физико-математических наук Алексей Иванович Сафонов и его коллеги предложили оригинальную технологию получения супергидрофобных покрытий из фторполимера. Благодаря им, планируется реализовать новый вид теплообменных устройств. В них на тепловыделяющий элемент наносится фторполимерное (тефлоновое) покрытие. Природное свойство этого полимера — высокая гидрофобность, то есть способность отталкивать воду. При орошении нагревающегося компонента паром жидкости на поверхности происходит капельная конденсация, которая намного эффективнее отводит жар, чем при пленочном охлаждении. Образовавшийся конденсат стекает, забирая с собой тепло, а образовавшаяся жидкость используется для нового цикла.
После серии экспериментов по осаждению фторполимерных покрытий с различной микро- и наноструктурой ученым удалось создать супергидрофобные пленки, которые были успешно нанесены на поверхность кремния и меди. Технология их получения была мало известна в мире и вызвала большой интерес среди специалистов, ведущих исследования по аналогичной тематике.
С применением похожего метода теплофизики уже успешно нанесли гидрофобные пленки на картон, чтобы он не терял прочность после попадания влаги. Свойства подобных покрытий могут существенно отличаться в зависимости от материала — над разными вариантами сейчас и работают в ИТ СО РАН. Сам процесс создания пленки достаточно прост и в вакуумной камере занимает не больше нескольких минут — по словам Алексея Сафонова, предложенная им технология нанесения фторполимерных покрытий дешевле, чем обработка поверхности другими известными методами.
В процессе работы новосибирские теплофизики столкнулись с еще одним интересным эффектом. Благодаря своим водоотталкивающим свойствам, фторполимер плохо прикрепляется к поверхности. Стремясь обойти эту особенность, ученые предложили наносить его пленку на наночастицы металла, предварительно осажденные или синтезированные на плоскости, чтобы тефлон, как якорем, цеплялся к ним, и увеличивалась адгезия — сцепление поверхностей разнородных тел. Специалисты экспериментировали, покрывая наночастицы золота супергидрофобной пленкой толщиной порядка 30 нанометров. Обнаружилось, что если под верхним слоем находится этот драгоценный металл, значительно меняется так называемый угол смачивания, который капля жидкости образует по отношению к поверхности. Причины этого явления ученые намерены выяснить в последующих исследованиях.
Фото предоставлено Алексеем Сафоновым
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии