Лазерный мир

Российские физики создали новую методику защиты обшивки самолетов и кузовов машин от обледенения, научившись покрывать их поверхность особым узором при помощи лазера, говорится в статье, опубликованной в журнале ACS Nano.

Combination of Functional Nanoengineering and Nanosecond Laser Texturing for Design of Superhydrophobic Aluminum Alloy with Exceptional Mechanical and Chemical Properties
Industrial application of metallic materials is hindered by several shortcomings, such as proneness to corrosion, erosion under abrasive loads, damage due to poor cold resistance, or weak resistance to thermal shock stresses, etc. In this study, using the aluminum-magnesium alloy as an example of widely spread metallic materials, we show that a combination of functional nanoengineering and nanosecond laser texturing with the appropriate treatment regimes can be successfully used to transform a metal into a superhydrophobic material with exceptional mechanical and chemical properties. It is demonstrated that laser chemical processing of the surface may be simultaneously used to impart multimodal roughness and to modify the composition and physicochemical properties of a thick surface layer of the substrate itself.
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b04634

«Одной из самых замечательных научных находок начала XXI века является получение и применение супергидрофобных материалов и покрытий, которые благодаря своим уникальным свойствам быстро нашли широкое технологическое применение», — отмечает Людмила Бойнович из московского Института физической химии и электрохимии РАН, одна из создателей покрытия, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Листья многих растений можно считать примером идеальной водоотталкивающей поверхности, не подверженной загрязнению. Это свойство получило название «эффект лотоса». Благодаря микроскопическим бугоркам вода быстро стекает с листьев, унося частицы грязи. За последние годы физики предприняли несколько попыток создать краску или пленку, которые работали бы таким же образом.

К примеру, два года назад группа физиков из США и России смогла создать металлический аналог такой поверхности, обработав металл при помощи сверхкоротких импульсов лазера. Эта бомбардировка покрыла лист из бронзы, платины и других металлов особым узором ямок и бугорков, которые отталкивали воду и мешали каплям скапливаться на поверхности.

Российские ученые задумались, можно ли применить подобную методику и для защиты металлических поверхностей от обледенения в условиях, приближенных к «боевым». Предыдущие эксперименты показывали, что многие типы подобных «лотосных» покрытий плохо реагируют на нагрузки и механический стресс, из-за чего инженеры не применяли их на практике.

Экспериментируя со сплавами алюминия и магния, которые активно применяются при изготовлении кузовов автомобилей и деталей самолетов, ученые при помощи лазера покрывали их узорами, а затем обрабатывали химикатами и изучали водоотталкивающие и механические свойства.
Через некоторое время им удалось создать новый тип гибридного покрытия, которое отталкивало лед и воду и отличалось высокой прочностью.

Достичь этого физики смогли за счет того, что после обработки лазером на поверхности сплава формировались особо прочные формы окиси алюминия, а внутри самих ямок и бугров возникали многочисленные поры, которые могут вбирать молекулы химических покрытий, отталкивающих воду и защищающих металл от коррозии.

Как показали дальнейшие опыты, эти же поры защищают металл от механических нагрузок и повреждений — при появлении микротрещин и царапин они выделяют запасенные вещества и ликвидируют «дыры» в защите сплава от льда и коррозии. Даже если погрузить подобный сплав в жидкий азот или несколько часов обрабатывать его абразивными материалами, он не потеряет своих свойств и будет по-прежнему отталкивать воду и не разрушится при нагрузках.
«Выполненные нашей группой работы не только привели к созданию материалов с уникальными водоотталкивающими свойствами, но и позволили преодолеть многие классические недостатки алюминиевых сплавов, такие как эрозия под абразивными нагрузками, слабая стойкость к ударным тепловым нагрузкам, склонность к точечной коррозии и слабая химическая стойкость в агрессивных жидких и газообразных средах», — заключает физик.

РИА Новости https://ria.ru/science/20171115/1508839554.html