Мұз қатпайтын қабаттарды дайындаудағы қазіргі жағдай

Қ азіргі кездегі белгілі мұ з қ атпайтын гидрофобты композициялық материалдарды металл, бетон немесе басқ ада беттерге қ олмен, басқ ада бояу жақ қ ыш аспаптармен немесе бү ркігіштің, тозаң датқ ыштың кө мегімен шірінділерден, майлардан таза, қ ұ рғ ақ беттерге шашу арқ ылы жағ ады. Жағ ылғ ан композиттердің қ атқ ылдануы +5°С температурадан жоғ ары температурада жү реді. [8]

Судан тү зілген мұ здардың ғ имараттың шатыр материалдарына жабысу кү ші ө те жоғ ары(болат 3 - 0, 16 МПа-дан кө п, бетон -, 22 МПа-дан кө п), мұ зды материал бетінен ажыратып алу кезінде оның ішікі қ ұ рылымы бұ зылуғ а ұ шырайды, ал материал бетінде мұ здың қ алдық тары қ алып қ ояды. Ал мұ з қ атпайтын қ асиетке ие композитпен қ апталғ ан беттегі мұ здың адгезиялық қ асиеті жоқ десек те болады жә не 0, 02 МПа-ді қ ұ райды. Осы бағ ыт бойынша ресейлік дайындамалардың ішінде «Прол-Кровля» жү йесін атап айтсақ болады. Бұ л металл жә не жұ мсақ шатыр мен науа элементтерін қ орғ ау ү шін жасалғ ан полимерлі композит болып табылады. Аталғ ан композиция шатырдың бойына жағ ылады, соның ә серінен қ ар мен су жағ ылғ ан қ абат бетімен оң ай сырғ ып кетеді.

Бұ л қ орғ аныс жү йесінің басты артық шылығ ы ретінде мұ з қ атуды болдырмауғ а негізделуін айтсақ болады жә не бұ л ә діс бетке жағ ылғ анан кейін қ осымша араласуларды қ ажет етпейді. Сонымен қ атар, 1 м² шатыр бетін осы композитпен ө ң деу қ ұ ны ресей ақ шасымен 300 рубль(тең гемен 1500 тг шамасында). Ал бұ л қ оспаның 1 кг бағ асы 1 000 рубль(5 000 тең ге) кө лемінде[9].

Петербург темір жолдар мемлекеттік университетінде антифрикционды жә не мұ з қ атуғ а қ арсы қ абатты біріктіру арқ ылы патент дайындалып шық қ ан. Бұ л ойлап табылғ ан ә діс мұ здың қ атуына қ арсы кү реске жатады, ә сіресе, жү ктелмеген ү йкеліс бірлігі ү шін арналғ ан. Оларғ а мысалы ө зек бойымен қ озғ алатын даус зорайтқ ыштың дыбыстық катушкасын жатқ ызсақ болады. Қ орғ алатын беттерге тө мен энергетикалы мұ з қ атуғ а қ арсы қ абаттарды жақ қ анда жә не қ алыптастырғ анда кү рделі технологияларды қ олданады, оның ішінде химиялық улау ә дісі, плазмалық жә не электростатикалық бү рку ә дісі, кептіру процесінде жоғ арғ ы температурағ а дейін қ ыздыру ә дістері бар болады. Бұ л ә дістің кемшілігіне алынғ ан қ абаттар аз уақ ыт қ ана қ ызмет атқ аратындығ ын, тө мен эффективтілігін атап айтсақ болады.

Сонымен қ атар, антифрикциондық жә не мұ з қ атпайтын қ абаттарды біріктіру арқ ылы алынғ ан тағ ы бір ә діс белгілі, тек бұ л тә жірибеде тө мен энергетикалық қ абатты металдық шатырларғ а екі қ абат етіп арасын 24 сағ аттық кептірумен жағ ады. Бұ л ә дістің кемшілігі ретінде мұ з қ атпайтын қ абаттың мұ збен жанасу бетінің тым ү лкен болуы немесе антифрикционды қ абаттар ү шін жанасу бетінің бар болуын айтсақ болады. Нә тижесінде мұ збен адгезиялық жанасудың беріктігі 2 кПа-дан кем болмауы тиіс, ал ү йкелістің динамикалық коэффициенті 0, 2 –ден аз болмайды.

Бұ л ә дістің техникалық мақ саты оптималды кедір-бұ дырлы бетті алу арқ ылы ұ зақ қ а шыдамды жә не эффективті антифрикционды жә не мұ з қ атпайтын бетті қ алыптастыру болып табылады. Алғ а қ ойылғ ан мақ сатқ а жету ү шін антифрикциялық жә не мұ з қ атпайтын бетті қ алыптастыру барысында бетті тазалау мен грунтовка қ абаттарын жағ у, тө мен энергетикалық қ абатты жағ у мен кептіру процесстерімен қ оса ө нертабысқ а сә йкес, тө мен энергетикалық қ абатты жақ пас бұ рын радиусы 10^-1 - 10^-3 мкм аралығ ындағ ы сфералық формадағ ы бө лшектерден тұ ратын толтырғ ыш жұ қ а қ абатша жағ ылады. Алынғ ан беттің беттік жә не эксплуатациялық қ асиеттерін жақ сарту ү шін кептіруді бетке перпиндикуляр бағ ытталғ ан магнитті немесе электростатикалық ө рісте жү ргізеді. Бұ л бізге беттік қ абаттың оптималды текстурасы мен қ ұ рылымын тү зуге кө мегін тигізеді, сонымен қ атар, гидрофобты пленканың сыртқ ы факторлардың ә серіне тұ рақ тылығ ын арттырады(су, кү н радиациясы жә не т. б.) жә не Fту меншіктік еркін беттік энергиясын 20–40% -ғ а тө мендетіп, беттік қ абаттың меншіктік еркін беттік энергиясы бойынша біркелкілігін арттырады. Берілген формадағ ы жә не ө лшемдегі толтырғ ыш бө лшекпен жұ қ а қ абатшаны жағ у арқ ылы моно немесе полимоликулярлы қ абаттың бетінде тө мен энергетикалық қ абаттың тү зілуі жү зеге асады. Бұ л ө нертабыстың басқ а нұ сқ асында алғ а қ ойылғ ан мақ сатқ а жету ү шін антифрикционды жә не мұ з қ атпайтын бетті қ алыптастыру ә дісіндегідей қ алыптастыру жолдары жү реді. Яғ ни бетті тазалау, грунтовка қ абаттарын жағ у, тө мен энергетикалық жабындыны жағ у жә не кептіру, осы жұ мысқ а сә йекс тө мен энергетикалық жабындыны жақ пас бұ рын бетті алдымен электрондық шоқ пен немесе лазерлік сә улемен ө ң деп алады. Жабындының беттік жә не эксплуатациялық қ асиеттерін жақ сарту ү шін кептіруді жабындының бетіне перпиндикуляр бағ ытталғ ан магнитті жә не электростатикалық ө рісте жү ргізеді[10].

РҒ А Химиялық силикаттар институты мен арнайы полимер мен коррозия Ғ ылыми зерттеу институтында гидрофобты мұ з қ атпайтын композиция С09К жобаланғ ан болатын. Бұ л зат қ ұ рылыс саласына, сонымен қ атар тұ рғ ылық ты жә не ө ндірістік ғ имараттардың эксплуатация саласына қ олданады жә не шатыр мен басқ а да элементтердің бойына ылғ алдың енуі мен мұ з қ ату процесінің қ арқ ындылығ ынан тө мендетеді. Композиция қ ұ рамында ЛЕСТОСИЛ-СМ" маркалы силаксанды полимер, қ атаң датқ ыш жә не толтырғ ыш ретінде шайырлы канифоль бар болады. Канифольдің массасы композицияның 10, 0-60, 0 % мө лшеріне тең болады.

Мұ з қ абаттың пайда болуына қ арсы хлорлы натри негізіндегі композиция белгілі. Оның қ ұ рамын толығ ымен алып қ арасақ кали хлоридінен, магни хлоридінен кали гексацианоферроатынан, судан жә не кальци сульфаты мен қ осымша кальци карбонаты кү йіндегі сілтілік металдың сульфатынан тұ рады. Аталмыш композиттің негізгі кемшілігі оның ө зіндік қ ұ нының ө те жоғ арлығ ын жә не физика-механикалық сипаттамаларының тө мендігін айтсақ болады.

Силиксоналды полимердің негізіндегі ОС-56-22 органикалық силиксионалды мұ з қ атпайтын гидрофобты композит белгілі. Оғ ан ТУ 23.12-007-07.50-7601-99 стандарты берілген. Аталмыш композицияның кемшілігі болып қ ұ рамындағ ы компонент – силоксанды композиттің бағ асының қ ымбаттығ ы жатады, сонымен қ атар осы композиттің негізінде алынғ ан жабындының физика-механикалық қ асиеттерінің тө мендігі, атап айтсақ ү зілуге беріктігінің нашарлығ ы жә не салыстырмалы ұ заруының аздығ ы(50 %-дан кө п емес). Айтылғ ан кемшіліктер композиттің функционалды мү мкіншіліктерін шектейді, сә йкесінше оның қ олданылу аймағ ын тарылтады.

Сонымен қ атар, SU 1442528 А1, С 09 К 3/18, 07.12.1988 авторлық патенті белгілі. Бұ л жобада силоксанды полимердің негізінде жасалғ ан мұ з қ атуғ а қ арсы алынғ ан материал. Оның қ ұ рамында полифенилсилоксан, фенилсилсесквиокан, полиэтилгидридсилоксан жә не толуол бар. Бұ л материалдың да негізгі кемшілігі болып ө зіндік қ ұ нының жоғ ары болуы, соның ішінде силиксионалды полимердің қ ымбаттылығ ы жатады. Жә не де осы композиттің негізінде алынғ ан жабындының созуғ а беріктілігі жә не салыстырмалы ұ зару кө рсеткіші секілді физика-механикалық қ асиеттерінің тө мен болуы жатады.

С09К композициясын келесі тә сілмен алады. Силиоксанды полимерді(оның орнына ЛЕСТОСИЛ-СМ" (ТУ 38.03.1.006-90) маркалы силоксанды қ олдануғ а болады) қ алыпты жағ дайда ароматтық (толуол жә не басқ ада) немесе полярлы(этилацетат немесе басқ а) еріткіштерде ерітеді. Осы процеспен қ атар дә л осындай ерітінділерде МЕМ стандарты 19113-84 шайырлы канифольді ерітеді. Содан соң осы екі компонентті композиттегі белгілі мө лшерде араластырады жә не де қ атайтқ ыш қ осады. Қ атайтқ ыш ретінде композиттің қ ұ рамындағ ы силиоксанды полимердің пайыздық мө лшеріне қ арай метилтриацетоксисилан (К - 10С) қ осылады. Одан кейін дайын болғ ан композиция гермтикалық қ аптамада сақ талып, керек кезде қ аптамадан алып дереу пайдаланылады.

Бізге танымал боямалы-лактаушы ә дістердің барлығ ында дайындалғ ан композитті обьектінің қ орғ ауғ а тиіс бетіне жағ ады, қ ұ рамындағ ы еріткіштер ұ шып кетеді де, композит берік, сенімді, гидрофобты, мұ з қ атуғ а қ арсы жә не экологиялық таза қ абат тү зіп қ атая бастайды. Аталмыш ә дістердің барлығ ы ә р тү рлі материалдардың беткі қ абатында ресейлік ө німдерді қ олдана отырып оң ай технологиямен дайындалатын, тез жағ ылатын жә не қ ұ рылымдалатын, беттің қ орғ аныш қ абатын сақ тайтын жә не арттыратын, бетке деген мұ здың адгезиялық ә серін тө мендететін, қ олданылу мерзімі ұ зақ сақ талатын мұ з қ атпайтын қ абатты дайындауғ а негізделген. Аталмыш композиция негізінде жасалғ ан мұ з қ атуғ а қ арсы қ абаттың мұ з қ атқ ан кездегі қ олданылу мерзімін суық климат шартында қ олдануғ а ұ сынылғ ан ХВ маркалы қ абатпен салыстырғ анда 1, 5 есе артық. Мұ здың адгезиялық беріктігі ОС-12-03-пен салыстырғ анда 3-10 есе, ХВ тобындағ ы эмальдармен салыстырғ анда 4-10 есе аз; композиттің дайындалу мен бетке жағ у ә дістері технологиялық жә не ө те жең іл; композиттің қ ұ рамына тек ресейлік жә не қ ол жетімді шикізаттар кіреді [11].

Тетраэтоксисилан негізінде жасалғ ан екі қ абатты мұ з қ атпайтын тағ ы бір жабынды қ абат белгілі(авторлық куә лік N 739080). Бұ л жабындының бірінші қ абатында тетраэтоксисилан жалпы кө лемнің 1-30 % мө лшерін, комплексті катализатор 0, 18-5, 2 % мө лшерде жә не органикалық еріткіш бар, ал екінші қ абаттың жалпы кө лемнің 5-20 % мө лшерін полиэтилгидросилоксан сұ йық тығ ы, 0, 3-1, 2 % мө лшерде адгезиондыактивті катализатор жә не қ алғ ан бө лігін органикалық еріткіш алып жатыр. Жабындының бірінші қ абатын дайындауды органикалық еріткішті комплексті катализатормен араластырудан бастайды. Алынғ ан ерітіндініге тетраэтоксисиланды қ осып, оны 24-48 сағ ат аралығ ында араластырып отырады. Араластыру ұ зақ тығ ы ерітіндінің толық пісуіне дейін жасалады. Бұ ндай ерітіндінің сақ талу мерзімі аса кө п емес, сондық тан оны қ олданар алдында дайындағ ан жө н. Екінші қ абаттың қ ұ рамын органикалық еріткіште полиэтилгидросилоксанды еріту арқ ылы дайындайды. Алынғ ан ерітіндіге адгезиондіактивті катализаторды мезет сайын қ осып отырады. Осындай жолмен алынғ ан жабындының қ орғ аныш бетінен мұ зды бө ліп алу кү ші 0, 04 - 0, 08 кгс/см² болады. Сонымен қ атар, беттік жабындының жұ мысының ұ зақ тылығ ын сипаттайтын аяздану циклының саны 15 -17-ге тең болады. Сипатталып жатқ ан беттік жабындының бірінші жә не екінші қ абаттарын қ алыптастыру ү шін қ ұ рамында ұ шпа органикалық еріткіштері(бірінші қ абатта оның мө лшері 65-80 %) ө те жоғ ары композициялар қ олданылады.

Мұ здың қ атуына қ арсы қ олданылатын полиорганосилоксан негізіндегі «Крезан» беттік жабындысы белгілі(авторлық куә лігі N 1386630). Бұ л бетті дайындау ү шін 42 - 49% мө лшерде полиорганосилоксанды қ ұ рамында гидрофобталғ ан органсиликон немесе парафин бар органикалық еріткіште ерітеді. Кейбір кезде органикалық еріткіш ретінде кремни диоксиді, титан диоксиді, мырыш оксиді, озық графит, базальт талшық тары топтарынан таң далғ ан 2-15 % мө лшердегі толтырғ ыш старин қ ышқ ылы қ олданылады. Мұ здың беттік жабындымен ілінісу кү ші 0, 09 кг/см² аспайды (адгезиялық беріктігін анық тайтын методика кө рсетілмеген). Беттің қ аттылығ ын М-3 аспабымен ө лшеген кезде 0, 4 шартты бірлікке тең болғ ан. Су тамшысының беттен сырғ анауының критикалық бұ рышы 25 – 30 градус. Мұ з қ атуды болдырмайтын беттің, мысалы, тоң азтқ ыштың, ұ шу алаң дарының, ұ шатын аппаратттарының, жұ мыс атқ ару уақ ыты бар болғ аны екі-ақ жыл. Сонымен қ атар, жоғ ары эксплуатациялық сипаттамаларды бар беттік жабындыны алуғ а мү мкіндік беретін толтырғ ышты алдын ала гидрофобтау кезең інде композит компоненттерін кептіруді жә не жоғ ары температурада 290 – 420^oC интервалында ұ зақ вакумдауды қ ажет етеді.

Мұ здың қ атуына қ арсы тағ ы бір қ абат белгілі(авторлық куә лігі N 1712388). Бұ л композитте полимерлі байланыстырушы ретінде 25-45 % мө лшерде кремнийорганикалық шайыр немесе 16-30% мө лшерде полиорганогидридсилоксанды сұ йық тық ты жә не еріткіш қ олданады. Кремнийорганикалық шайырды кремни диоксиді, титан диоксиді, мырыш оксиді, озық графит, базальт талшық тары, метилхлорофор тү рінде органикалық модификаторлармен гидрофобталғ ан толық тырғ ыштар немесе этилсиликат ө ндірісінің шайырлары топтарынан таң дап алады. Аталмыш композицияны дайындау барысында еріткіш ретінде 25 - 60% мө лшерде аз уытты, ө ртке қ ауіпсіз метилхлорофром қ олданылады. Қ азіргі таң дағ ы қ олданыстағ ы фторланғ ан кө мірсутектері «озон тесіктерінің» пайда болу ү рдісіне қ атысады, сондық тан экологиялық талаптар бойынша оларды қ олдану тиімсіз болып келеді. Беттік жабындының мұ з қ атпайтын қ асиеттерінің бар болуы композит қ ұ рамында гидрофобталғ ан толтырғ ыштың болуымен тү сіндіріледі, ал гидрфобтау кү рделі энергияны кө п қ ажет ететін технологиялық операция болып табылады. Бұ ндай қ абаттың субстратқ а адгезиясы қ анағ аттанарлық тай болады. Беттік жабындының қ ызмет кө рсету ұ зақ тығ ы небә рі ү ш-ақ жыл болып келеді.

Мұ з қ атпайтын бетті бар тағ ы бір полимерлі композит белгілі, бұ л композитте байланыстырушы ретінде полиметилфенилсилоксан жә не полидиметилсилоксаннан тұ ратын полимерлік жү йе қ олданылады, ал еріткіш ретінде – толуол қ олданылады. Мұ з қ атпайтын қ абаттың қ алыптасуының механизімі беттік қ абатқ а тө менмолекулалы полидиметилсилоксанның миграциясына негізделген. Полимерлі жү йеде жү ретін қ абаттарғ а ө здігінен бө ліну жабындыда ә рқ айсысы ө зінің функциясын атқ аратын екі қ абаттың пайда болуына себепші болады. Ішкі қ абат беттік жабындының адгезияын қ амтамасыз етсе, сыртқ ы қ абат мұ збен ілінісу кү шін тө мендетеді. Қ арастырып отырғ ан композитті тө семеге беттік жабындының адгезиясы 1-2 балды қ ұ райды. Мұ здың осы композиттен жасалғ ан пленкамен ілінісу кү ші 0, 3 - 0, 4 кгс/см² қ ұ райды[12].

Соң ғ ы жылдары қ олданысы бойынша ә ртү рлі бағ ытты, ал бірге қ олданса тамаша қ асиеттерге ие болып келетін наноматериалды полимерлі жабындыларда қ олданатын жаң а бағ ыт кең қ анат жайып келеді. Мұ з қ атпайтын қ абатты алу жолындағ ы барлық белгілі туындыларда[13, 14] негізгі ингредиент ретінде кремнийорганикалық байланыстарды қ олдануғ а кең ес береді. Кремнийорганикалық байланыстың суғ а салғ анда ең су жұ қ тырмайтын зат болып табылады. Дегенмен аталмыш беттік жабындыларды тә жірибе барысында қ олдануда жеткен жетістіктер шамалы. Себебі аталмыш материалдармен ө ң делген беттерді эксплуатациялық қ олданылуы жайлы анық нұ сқ аулық тардың жоқ тығ ы жә не мұ з қ атпайтын беттік жабынды композициялардың нақ ты жағ дайларда қ олданылуының номенклатуралық деректерінің жеткіліксіздігі негіз болады. Сонымен қ атар, сипатталып жатқ ан беттік жабындылар тозуғ а тө зімділік, соқ қ ығ а тө зімділік жә не атмосферағ а тө зімділік секілді қ ажетті қ асиеттерге ие емес, сонндық тан аталмыш материалдарды қ олдану барысы ұ зақ болмайды жә не беттік жабындының тұ рақ тылығ ын сақ тау ү шін бетті жаң артып отыруғ а тура келеді. Композит қ ұ рамында жә не оны жасау барысында наноө лшемдегі бө лшектерді қ олдану мұ з қ атпайтын қ абаттарғ а жаң а, тіпті кү тпеген қ асиеттер беруге мү мкіншілік ашты. Наноматериалдар кө птеген аргесивті ортағ а тұ рақ ты, сонымен қ атар жоғ ары гидрофобтылық қ а ие беттік жабындыларды алуғ а мү мкіндік берді. Сонымен бірге, молекулалық дең гейде органикалық жә не бейорганикалық бө лшектердің гомогенді бө лінуін бақ ылай алатын мү мкіндік туындайды, бұ л нә тижесінде жабындының соң ғ ы сипаттамаларына оң ә серін береді. Жобаланғ ан мұ з қ атпайтын жабындылар жоғ ары адгезиялық беріктікке, жемірілуге тұ рақ тылық қ а, атмосфералық тұ рақ тылық қ а, антикоррозиялық жә не ө ткізгіштік қ асиеттерге, жоғ ары термиялық тұ рақ тылық қ а(300⁰С-ге дейінгі температурағ а шыдайды) ие бола алады. Сонымен қ атар, сипатталып отырғ ан қ абатша фотокатализ есебінен ө зін-ө зі кірден тазалайтын қ асиетке ие бола алатынын атап ө ткен жө н. Бұ л қ ұ былыс бұ рынан белгілі, бірақ оны жоғ арыдағ ы айтылғ ан қ асиеттермен бірге біріктіріп қ олдану қ азіргі кезге дейін мү мкін емес болып келеді. Ө зін-ө зі тазалау ү рдісі ультракү лгін сә улелердің (кө бінесе кү н спектріне кіретіндері) ә серінен нанобө лшектің бетінде бос радикалдардың генерациясының нә тижесінде жү реді. Бос радикалдар органикалық қ осылыстарды суғ а, кө мірқ ышқ ыл газына дейін тотық тыра алады, сонымен қ атар микроорганизімдерді жояды. Атап айтсақ, мысалы қ ала шаң ындағ ы органикалық қ осылыстарды жә не шаң -тозаң ның бетке қ онуының, отыруының алдын алады.

Сонымен қ атар, шатырғ а мұ з қ атумен кү ресті ә лемдегі елеулі ұ йымдар қ олғ а ала бастады. Гарвард университетінің ғ алымдары Висконсин университетінің ғ алымдарымен бірігіп судан пайда болғ ан мұ зды қ абаттың қ атуына қ арсылық кө рсететін қ ұ рылымдық бетті алу жолында жұ мыс атқ аруда. Бұ ндай наноқ ұ рылымдық қ абаттар бетке супергидрофобты қ асиеттер беріп, олардың бетінде мұ зды пленкалардың қ ұ рылымдалуына жол бермейді. Су тамшысын теріс температурада мұ ндай беттерге тамызсақ, онда су бетке жұ қ пай тебіледі жә не қ атып ү лгермейді. Супергидрофобты беттер ө зіне ү лкен жылдамдық пен ұ шып келген суды да кері итере алады. Мұ з - 30⁰С тө мен температуралы суық аяздарда да қ алыптаса алмайды. Одан тө мен температурада су мұ зғ а айналып қ атып қ алуы мү мкін, алайда қ атқ ан мұ з шатырғ а орнығ ып ү лгермей оң ай жойылып кетеді.

Ғ алымдарғ а супергидрофобты қ асиеттері бар кремний негіндегі материалды дайындап шығ арды. Мұ ндай материалды сумен ө ң дегенде немесе ылғ алды ауамен тө мен температурада ү рлеген кезде оның бетінде мұ здың қ атуы болмайды, себебі ылғ ал сұ йық немесе қ атқ ыл кү йінде мұ ндай беттерге қ атпайды жә не бетке жабыспайды.

Наноқ ұ рылымдық материал суды ө зіне жұ қ тырмай итеретін қ абілетке бетті қ андай да бір химиялық затпен жабындылау нә тижесінде емес, оның бетінде ерекше қ ұ рылымды дайындау арқ ылы жү зеге асады. Ол қ ұ рылым тегіс жә не біркелкі емес, дұ рыс тегістелмеген бетон немесе штукатурка бетін еске тү сіретін дө ң ес жә не шұ ң қ ырлардан тұ ратын рельфті болып келеді. Басында мұ ндай бет мұ здың оң ай қ атуына жол беріп жә не оны мық тап ұ стап тұ ратын сияқ ты болып кө рінеді. Алайда біздің жағ дайда олай болмайды. Оның қ ұ пиясы ө те кішкентай болып келетін беттің тегіссіздігінің ө лшемдерінде. Судың молекулалары бұ ндай беттерге тү скен кезде беттің микроскопиялық кедір-бұ дырлығ ынан тарамдалады, содан кейін су молекулалары домалақ тамшыларғ а формаланады. Бұ л тамшылар молекулааралық кү штің ә серінен бетің ү стінде тұ рақ тала алмайды да мұ зғ а айналмай беттен сырғ анап кетеді. Тө мен температураларда тамшылар қ атып қ алуы мү мкін, бірақ бетке берік жабысқ ан кейін жұ лып алуғ а қ иын қ абаттар тундата алмайды. Нә тижесінде жеке тамшылардан қ атқ ылданғ ан мұ з бетке жабыспай оң ай тазаланады.

Жоғ арыдағ ы сипаттамалардан кө ріп отырғ анымыздай алдын ала кремниймен ө ң деліп, фтор атомдары қ осылғ ан наноқ ұ рылымды беттерді қ олдану шешімі ө те оң тайлы жә не олардың бетіндегі зиянды мұ здың қ ату проблемасын шешуге болады. Бірақ наноқ ұ рылымдық мұ з қ атпайтын беттерді қ одану мә селесін кең інен қ олдануғ а оның ө зіндік қ ұ нының жоғ ары болуы кедергі келтіріп отыр[15].

Америкалық ғ алымдардың ең соң ғ ы ойлап тапқ андары – панафобтық материалдар. Джоанна Айзенберг тобының ойлап тапқ ан технологиясы SLIPS* (SlipperyLiquid-InfusedPorousSurfaces- сұ йық тық пен сің ірілген, суланбайтын кеуектік беттер) деген атқ а ие болды. Кеуектік беттік жабындылар – нағ ыз панафобтар(ағ ылшын тілінен рanphobia – бә рінен қ орқ у деген мағ ынада), себебі іс жү зінде су, тұ здық ерітінділер, мұ най жә не де т. б. с.с. кез келген сұ йық тық пен нашар суланады.

Бұ л жобада да бұ рынғ ыдай жаң а материалды жасау сұ лбасының идеясы табиғ аттан алынды – бұ л жолы ө зінің жыртқ ыштық мінездерімен белгілі непентес кувшинчиковый ө сімдігі негізге алынды. Осы «гү л» ө сімдігінің бірегей қ асиеттерінің бірі ол – жапрақ шаның пластинкасымен пайда болғ ан, аулаушы қ ұ мырасы, оғ ан қ онғ ан шыбын-шіркей ә бсә тте тайғ анап қ ұ мыраның ішкі жағ ына қ арай сырғ анап, ө лім тұ зағ ына тү седі. Непентеса кувшинчикового ө сімдігінің иновациялық беттік жабындыларда дә л қ андай ерекшелігі қ олданғ андығ ын авторлар нақ ты сипаттамайды, бірақ тұ зақ тың спецификалық қ ұ рылымына байланысты екендігін тү сіне берсе болады. Соң ғ ы зерттеулерге сү йенетін болсақ, ө сімдікпен жә ндіктерді ұ стау барысында басты рө лді оның аузындағ ы мамық ты(тү кті, қ ауырсынды) қ ұ мыратектес тұ зақ ты қ ұ рылым алады. Мамық тың (тү ктің, қ ауырсынды) бетінде кө ршілес эпидермальдық жасушалар арасында микроскопиялық ойымдар(шұ ң қ ырлар) бар ерекше кеуектер бар болады. Ол кеуектердің ішінде майлы сұ йық тық – су немесе нектар болады. Су ол жерге жаң быр жауғ ан кезде немесе ылғ ал ауадан конденсациялану нә тижесінде пайда болуы мү мкін. Нектар гү лдің кө птеген бездерінен бө лініп шығ ады. Мұ ндай қ ұ рылым автомашинаның шинасының жермен жанасу нү ктесіндегі гидродинамикалық саң лаудың бар болуы сияқ ты эффектінің пайда болуына алып келеді. Су қ абатымен жабылғ ан жолда ү лкен жылдамдық пен жү ріп келе жатқ анда шина су пленкасын жаншып ү лгермейді, салдарынан дө ң гелек пен жол арасында бос кең істік қ алып шина толығ ымен жолмен іліністі жоғ алтуы мү мкін. Бұ л жерде де солой: - ө сімдік жапырағ ына жағ ылғ ан сұ йық тық тың азғ антай мө лшері оғ ан қ онғ ан жә ндіктің аяқ тарын беттен тайғ анатады.

Алынғ ан SLIPS-материалдардының ү лгілері жоғ ары қ ысымды экстрималды жағ дайларда жұ мыс атқ арады, бір мезетте қ айта қ алпына келеді, оптикалық мө лдір жә не химиялық инертті. Сонымен қ атар олар мұ з жә не балауыз материалдарына тө мен адгезиялы.

SLIPS-беттік жабындысының қ асиетін кө птеген потенциалдық қ осымшалар айқ ындайды. Ә р потенциалдық қ осымшаның негізінде материал тиісінше оң тайландырылуы мү мкін. Мысалы, SLIPS-материалдарының ә ртү рлі температурада жә не қ ысымда тұ рақ ты болуы оларды беттік жабынды ретінде мұ най жә не су қ ұ бырларында, теріс температураларда жұ мыс атқ аратын ә ртү рлі аспаттарғ а мұ з қ атпайтын қ абат ретінде қ олданады. Тіпті су астындағ ы терең зерттеу жү ргізетін материалдарда да қ олданылады. Оптикалық тұ нық тығ ы(кө рінетін жә не инфроқ ызыл диапазонда) жә не ө здігінен ө з-ө зін тазалау қ абілеті оларды келешекте кү н батареялары, линза, сенсорлық датчиктер, тү нде кө ру қ ұ рылғ ылары секілді оптикалық беттерге беттік жабынды ретінде қ олдануғ а ү лкен мү мкіндік береді. Биологиялық сұ йық тық тармен суланбайтындылығ ы(қ ан жә не лимфа секілді) SLIPS-материалдарды медециналық аспаптар мен қ ұ ралдардың беттерін биокірлермен ластанудан кү ресуге қ олдануғ а қ ажет болады. SLIPS-материалдардың панафобтық болмысы оны ү й маң ын қ ұ рт-қ ұ мырсқ адан қ орғ аныш қ абатын жасауда жә не су кемелерінің корпустарын биоө сінділерден қ орғ ауда қ олдануды алдын ала айқ ындайды.

Сурет 4 - SLIPS-материалдардының беттік жабындысы

SLIPS беттік жабындыларын алу процесі кеуекті қ ұ рылымды тө семеге жағ у арқ ылы жә не ары қ арай бетте мультифобты пленканы қ алыптастыратын арнайы ерітіндімен толтырудан тұ рады. Бұ л туындының процесі дә л қ алай орындалуы авторлардың ноу-хауын қ ұ райды.

Виссеновский университетінің зертеушілерінің сендірулеріне қ арағ анда SLIPS қ абатын арнайы жабдық тың кө мегінсіз қ арапайм жә не қ ымбат емес материалдардан жасауғ а болады. Бұ л ә рине ө те қ олайлы жоба болып табылады. Процестің жасалу барысы егжей-тегжейлі жазылмағ ан, алайда «NanoToday» журналында жарық кө рген мақ алағ а сә йкес кеуекті қ ұ рылым ретінде полидиметилсилоксан негізіндегі қ ымбат емес полимерлерді қ олдану ұ сынылғ анын болжай берсе болады. Аталмыш полимерлер қ ол жетімді, улағ ыштық қ асиеті жоқ, гидрофобты, температураның кең ауқ ымында жұ мыс атқ арады(–60^о-тан +300^оС-қ а дейін). Кеуекті қ ұ рылымды толтыратын ерітіндінің қ ұ рамы мен оларды бетке отырғ ызу жә не жағ у жағ дайлары ү лкен қ ызығ ушылық тудырады. Алайда оның қ абілетін біз нақ ты білмейміз, тек болжамдай ғ ана аламыз. Қ алай болғ анда да жақ ын болашақ та супергидрофобты материалдардың орынын панафобты материалдар басады[16].

Жоғ арыда айтылғ андарды қ орыта келгенде наноматериалдардың лактаушы, бояушы беттердің ә ртү рлі қ асиеттеріне ә сері бірнеше факторлардың жиынтығ ының бірігу нә тижесінде анық талады: композиция жасалатын полимердің табиғ атына байланысты, материал қ ұ рамына енетін заттардың физика-химиялық қ ұ рамына байланысты, қ олданылатын нанобө лшектің типіне байланысты, температуралық режимге жә не т.с.с. факторларғ а байланысты. Технологиялық процесті дайындауда немесе қ андайда бір зерттеулер жү ргізу барысында нанобө лшектердің жә не олардың табиғ атының ақ ылғ а сыймайтын реакциялық активтілігін естен шығ рмау қ ажет. Осығ ан байланысты беттік жабынды материалдың ең ақ ырғ ы қ асиеттері айқ ындалады. Бұ ғ ан қ оса айтылғ ан қ асиеттерінің номенклатурасы жә не олардың қ олданыс аясының ә ртү рлілігі таң қ алдырады. Осы мақ алада сө з қ озғ алғ ан наноө лшемді бө лшектердің кө мегімен қ асиеті мен функциясында ө згерістер болып, гидрофобты болғ ан композиттер наноматериалдар мен нанотехнологияның кө мегімен ашуғ а болатын жаң алық тардың кішкентай ғ ана бө лігінің кө рінісі болып табылады.