Используя импульсы сверхскоростного мощного лазера, исследователи из университета Рочестера создали на поверхности опытных образцов микро- и наноструктуры, которые делают абсолютно черной поверхность практически любого металла, придавая ей супергидрофобное свойство (свойство отталкивать воду и другие жидкости) и наделяя эту поверхность функциями самоочистки. Такая лазерная обработка поверхностей может использоваться для предотвращения обледенения, коррозии, накопления пыли и грязи, что, в свою очередь, может использоваться для создания электроники, не боящейся даже полного погружения в воду.
В мире существует множество супергидрофобных покрытий, которые с высокой эффективностью отталкивают воду и другие жидкости. Но, в большинстве случаев, в составе таких покрытий используются химические соединения, распадающиеся со временем или под воздействием прямого солнечного света, что сначала снижает эффективность, а затем и приводит к полной потере работоспособности защитного покрытия.
Профессор Чунлеи Гуо (Chunlei Guo) и его коллеги из университета Рочестера решили пойти несколько другим путем, снабдив супергидрофобными свойствами саму защищаемую поверхность. Им удалось реализовать это при помощи обработки поверхности светом фемтосекундного лазера, лазера, способного вырабатывать чрезвычайно короткие, но очень мощные импульсы света. Энергии импульсов света такого лазера достаточно для гравировки на поверхности микро- и наноразмерных стурктур, наличие которых коренным образом изменяет все свойства поверхности.
Следует заметить, что группа профессора Чунлеи Гуо уже имеет достаточно богатый опыт в подобных делах. Ранее они уже использовали гравировку фемтосекундным лазером, что позволило придать поверхности гидрофильные (привлекающие воду) свойства. И это оказалось столь эффективным, что вода могла течь вверх по поверхности, преодолевая силу притяжения.
Используя импульсы лазерного света, длительностью от 65 фемтосекунд до тысячных секунды, исследователи смогли отгравировать поверхности пластин из платины, титана, меди и железа. Структура поверхности, которая получается при такой обработке, представляет собой сетку микроскопических углублений, кромки и другие элементы которых имеют размеры от 5 до 10 нанометров. Такая структура поверхности была выбрана не случайно, нечто подобное уже сделала сама природа, снабдив подобным образом лепестки лотоса способностью отталкивать воду.
В результате лазерной обработки поверхность металла приобретает очень черный цвет. Она, эта поверхность, не только эффективно отталкивает воду, но самоочищается и имеет крайне высокий коэффициент поглощения света и теплового излучения. Последнее свойство можно с пользой использовать в самых разных областях науки и техники, к примеру, в солнечных тепловых коллекторах, которые не будут нуждаться в периодической очистке.
В настоящее время группа профессора Гуо занимается исследованиями, направленными на возможность применения гравировки лучом фемтосекундного лазера поверхностей неметаллических материалов. Но, прежде чем такая технология сможет выйти из лаборатории на просторы реального мира, ученым предстоит решить еще одну важную проблему, проблему разработки технологии массовой обработки поверхностей. Ведь, скажем прямо, фемтосекундные лазеры в настоящее время являются весьма дорогостоящим оборудованием, используемым преимущественно в научных целях, а гравировка одного квадратного дюйма поверхности занимает час времени, и это все делает сам процесс и конечный продукт весьма и весьма дорогостоящими.
Источник:
