Исследованы наноразмерные детали смачивания нанопокрытых поверхностей
Увлажнение шероховатых поверхностей повсеместно встречается в природе и играет важную роль во многих природных и промышленных процессах. Распространение капли жидкости по плоским поверхностям — хорошо изученное явление, но мало что известно о том, как жидкости распространяются по шероховатой поверхности. Когда шероховатость поверхности имеет масштаб наноскопической длины, преобладают капиллярные силы, и капля жидкости распространяется, смачивая наноразмерные текстуры, которые действуют как капилляры.
Однако о наноразмерных деталях смачивания известно не так много. Этот пробел в понимании смачивания обусловлен отсутствием подходящих методов, позволяющих непосредственно визуализировать взаимодействия между жидкостями и наноразмерными моделями.
В своем недавнем исследовании ученые, используя комбинацию передовых нанотехнологий и жидкофазную просвечивающую электронную микроскопию, смогли непосредственно изобразить смачивание плотных массивов узорчатых вертикальных нанопилляров.
Нанопилляры, или пиллярные наноструктуры представляют собой новую формирующуюся технологию в области наноктур. Они имеют определенную форму, размер которой достигает до 10 нм в диаметре, и которые могут быть соединены в единую решетку. Ярким примером таких наноктур является углеродная нанотрубка.
Проведенная череда наблюдений в ходе исследований показала, что смачивание происходит за счет растекания ультратонкой пленки жидкости-предшественника с последующим полным смачиванием нанопилляров под действием капилляров.
В режиме реального времени удалось показать, что вода смачивает поверхность в два этапа:
1. На поверхности образуется ультратонкая пленка воды-предшественника.
2. Капиллярное действие нанопилляров вытягивает воду, увеличивая общую толщину водной пленки.
Эти прямые наноразмерные наблюдения фиксируют ранее неуловимую пленку-предшественницу, которая является критическим промежуточным этапом при смачивании шероховатых поверхностей. Работа проливает свет на детали увлажнения, имеют решающее значение для многих применений в нанотехнологиях и инженерии поверхностей.
