Немецкие физики использовали обычную свечную сажу для создания лакокрасочного покрытия, которое одинаково эффективно отталкивает воду и маслянистые жидкости, и опубликовали «рецепт» изготовления этого вещества в статье в журнале Science.

Многие ученые и инженеры посвятили себя созданию покрытия или материала, который идеально отталкивал не только воду, но и другие типы жидкости – масло, кровь, спирты и другие органические вещества. Так, в сентябре 2011 года Джоанна Айзенберг и ее коллеги из Гарвардского университета создали такую пленку на основе технологии, которую ученые «подсмотрели» у гладких листьев плотоядного растения непентес.

Группа ученых под руководством Дориса Фолльмера (Doris Vollmer) из Института изучения полимеров Общества Макса Планка в городе Майнц (Германия) обратила свое внимание на другой обыденный объект окружающего нас мира – свечную сажу.

Физики заметили, что пленка сажи, которую пламя свечи оставляет на поверхности стекла при достаточно долгом соприкосновении, обладает хорошими водо- и маслоотталкивающими свойствами.

Они проанализировали ее химическую и пространственную структуру при помощи сканирующего электронного микроскопа и обнаружили, что пленка состоит из **наночастиц углерода диаметром в 30–40 нанометров. Эти фрагменты расположены в виде запутанного леса из углеродных хвостов, которая на языке науки называется «сетью фракталоподобных частиц».

Несмотря на великолепные водоотталкивающие свойства, пленка из сажи несовершенна – она легко распадается на части из-за отсутствия прочных связей между углеродными комочками.

Фолльмер и его коллеги преодолели эту проблему – они скрепили слой сажи при помощи тонкой кремниевой оболочки. Они поместили пленки сажи в эксикатор – сушильную машину – вместе с емкостями с растворами аммиака и тетраэтил-ортосиликата (ТЭОС) – соединения кремния, кислорода и хвостов этилена.

Пары ТЭОС осадились на пленку и распались на составляющие под действием аммиака, в результате чего на поверхности сажи остались только атомы кремния. Ученые прогревали полученный материал при температуре 600 градусов Цельсия в течение двух часов до того момента, как угольно черная сажа стала полностью прозрачной.

Затем ученые повторили процесс, заменив емкость с ТЭОС сосудом с соединением кремния, фтора и водорода. Физики проверили свойства нового материала.

Оказалось, что капля воды скатывается с его поверхности, если пластинку суперлака приподнять всего на 1 градус. Как отмечается в статье, ученым было крайне сложно нанести каплю на их изобретение, так как она сразу «убегала» на другие, более гостеприимные материалы.

Масло и другие органические жидкости не были проблемой для «сажи» Фолльмера и его коллег – максимальный угол скатывания составлял всего 5 градусов.

Кроме того, данный материал обладает неплохими механическими свойствами – суперлак сохраняет свои свойства даже при температуре в 400 градусов Цельсия. Пластинка толщиной в 3 микрометра поглощает меньше света, чем стекло, что делает этот материал пригодным для покрытия очков и других оптических устройств.

После этого ученые попытались исцарапать свое изобретение при помощи песка – поверхность суперлака покрылась крупными царапинами, но он не потерял свои свойства.

Авторы статьи полагают, что их изобретение найдет широкое применение в промышленности и науке – этот лак можно нанести не только на стекло, но и на алюминий, медь, нержавеющую сталь или другие сплавы.