Исследователи из Китая разработали полностью непроницаемую для воды хлопковую ткань, которая может подвергаться множественной стирке, не теряя при этом свои сверхгидрофобные свойства, справившись при этом с главными недостатками, свойственными уже коммерциализованным материалам с высокой водоустойчивостью и водонепроницаемостью.
Слева: полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение исходной хлопчатобумажной ткани (на врезке к рисунку: взаимодействие воды с тканью). Справа: полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение супергидрофобной хлопчатобумажной ткани (на врезке к рисунку: взаимодействие воды с тканью).
Водопроницаемая гидрофобная ткань была получена за счет нанесения супергидрофобного полимера на узелки в составе хлопчатобумажной ткани. Полимер не дает каплям воды «налипать» на поверхность хлопка, и высокое значение коэффициента поверхностного натяжения воды приводит к тому, что капли воды образуют сферы, которые скатываются с материала. В ходе этого процесса также происходит концентрирование загрязнений, находящихся на поверхности материала, и их удаление. Подобный эффект можно увидеть в живой природе, наблюдая за листьями лотоса, которые всегда остаются безупречно чистыми из-за присутствия на поверхности листьев наночастиц природного воска.
Разработка текстильных материалов с гидрофобными свойствами проводилась и ранее, однако для всех полученных к настоящему времени материалам наблюдалось, что их водоустойчивость понижается от стирки к стирке, и изделия из этих материалов было неудобно носить, так как они не пропускали не только воду, но и воздух. Исследователям из Китайской Академии наук (Шанхай) удалось разработать новое решение, благодаря которому был получен более долговечный и удобный материал.
Руководитель проекта Хиньги Ли (Jingye Li) отмечает, что полученные в его группе супергидрофобные материалы внешне выглядят как обычные хлопчатобумажные ткани. В новой ткани между волокнами хлопковой целлюлозы сохраняются небольшие пустоты, через которые к телу может поступать воздух, поэтому эта ткань более подходит для изготовления одежды; на ощупь новая гидрофобная ткань кажется более гладкой и удобной, чем обычные хлопчатобумажные ткани – дополнительная «гладкость» обуславливается наличием супергидрофобной поверхностью ткани.
Исследователи из группы Ли проверили долговечность службы новой ткани в присутствии различных синтетических моющих средств и 50 шариков из нержавеющей стали, многократно имитируя режимы стирки. Было обнаружено, что ткань сохраняет свои гидрофобные свойства даже после обработки, эквивалентной 250 циклам стирки в бытовых стиральных машинах при температуре 40°C.
По словам Ли, секрет долговечности ткани заключается в способе взаимодействия гидрофобного полимера с хлопковыми волокнами. Вместо простого механического покрывания поверхности ткани полимером исследователи подвергали материал воздействию гамма-излучения, такая обработка способствовала образованию прочных ковалентных связей между хлопковой целлюлозой и полимером, эти связи не могут быть разрушены в условиях стирки даже в присутствии моющих средств и в результате механического воздействия.
Нейл Ширтклифф (Neil Shirtcliffe), специалист по гидрофобным материалам из Университета Ноттингема, замечает, что лишь небольшое количество гидрофобных поверхностей отличается высокой устойчивостью к действию абразивных материалов, обычно увеличение прочности водоотталкивающих поверхностей приводит к появлению у них повышенной хрупкости, поэтому создание супергидрофобной ткани, способной сохранять свои свойства после многократных циклов стирки, весьма впечатляет.
