Ефект лотоса - біологія
Коли Ефект лотоса, також Ефект лотоса, це термін, що використовується для опису поганої змочуваності поверхні, як це можна спостерігати у рослини лотоса. Вода стікає краплями і забирає з собою всі частинки бруду на поверхню. Це пов’язано зі складною мікроскопічною та наноскопічною архітектурою поверхні, яка мінімізує адгезію частинок бруду.
Самоочисна здатність водовідштовхувальних мікронаноструктурованих поверхонь була виявлена в 70-х роках минулого століття та перенесена на біоміметико-технічні вироби з середини 90-х років. Вони позначені торговою маркою Lotus-Effekt.
Принцип роботи
Через їх високий поверхневий натяг краплі води мають тенденцію мінімізувати свою поверхню і тому намагаються досягти сферичної форми. При зіткненні з іншою поверхнею діють адгезійні сили (сили зчеплення на поверхні), завдяки чому відбувається те саме. Залежно від характеру поверхні та поверхневого натягу рідини може відбуватися повне (розподільне) або неповне змочування.
Причина самоочищення криється в гідрофобній (водовідштовхувальній) подвійній структурі поверхні. Це зменшує площу контакту і, отже, силу зчеплення між поверхнею та частинками та краплями води, що лежать на ній, настільки, що відбувається самоочищення. Ця подвійна структура утворена з епідермісу характерної форми, крайній шар якого називається кутикулою, та восків на ньому. Епідерміс рослини лотоса утворює сосочки заввишки приблизно 10 - 20 мікрометрів і на відстані 10 - 15 мікрометрів, на яких т. Зв. епікутулярні воски підтримуються. Ці осаджені воски гідрофобні і утворюють другу частину подвійної структури. Це означає, що вода більше не має можливості потрапляти в проміжки між поверхнею листа, в результаті чого площа контакту між водою і поверхнею різко зменшується.
Біологічне значення ефекту лотоса для рослини полягає у захисті від колонізації мікроорганізмами, патогенами або мікробами, наприклад, спорами грибків, або від зростання водоростями. Це подібним чином стосується і таких тварин, як метелики, бабки та інші комахи: вони не можуть дістати ногами кожну частину тіла для очищення, і тим вигідніше, якщо волога та бруд скочуються самостійно. Ще одним позитивним ефектом самоочищення є запобігання забрудненню, яке може зменшити потрапляння світла і, отже, фотосинтез і блокувати продихи.
Технічне застосування
Самоочисні поверхні мають все більше технічне та економічне значення. Ця бажана властивість завдяки надгідрофобним мікро- та наноструктурованим поверхням є суто фізико-хімічним явищем, і його можна біоміметично перенести на технічні поверхні. Зараз лише цим продуктом є близько 600 000 будівель, обладнаних поверхнями Lotus.
Самоочисна здатність водовідштовхувальних наноструктурованих поверхонь була виявлена в 1970-х роках Вільгельмом Бартлоттом. Що стосується технічного викладання для здійснення ефекту самоочищення, Barthlott подав заявку на міжнародний патентний захист. Крім того, товари, що повертаються до технічного навчання, розробленого Barthlott для реалізації ефекту самоочищення, всебічно захищені на міжнародному рівні брендами "Lotus-Effect" та "Lotus-Effect". Ексклюзивним власником бренду є Sto AG у Штюлінгені, виробник фасадних фарб "Lotusan" [2], який Sto AG випустив у 1999 році як перший комерційний продукт у реалізації вчення Бартлотта.
Подальшими сферами застосування є самоочисні окуляри, засновані на принципі заводу лотоса від Ferro GmbH, які використовуються, наприклад, на камерах платної системи федеральних автомагістралей у Німеччині. Компанія Degussa AG розробила прототипи пластмас та спреїв.
У рекламі іноді навмисно плутають так звані поверхні, що легко миються, із самоочищуваними поверхнями, заснованими на принципі лотоса.
Швейцарські компанії HeiQ Materials AG та Schoeller Textil AG розробили грязевідштовхувальний текстиль під торговими марками "Barrier by HeiQ" та "NanoSphere". У жовтні 2005 року випробування Науково-дослідного інституту Гогенштейна показали, що одяг з наносфери просто стікає, навіть після декількох прань, томатних соусів, кави та червоного вина. [3] Існує ще одне можливе використання для самоочищення тентів, брезентів і вітрил, які в іншому випадку швидко забруднюються і важко чистяться.
Надгідрофобні поверхні дозволяють розробляти купальники, які не змочуються, і корпуси кораблів, які краще ковзають. Купальники вже використовувались на міжнародних турнірах і знову були заборонені з 2010 року, оскільки вони значно покращили час плавців. [4]