Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Показано, что разработанные в ходе проекта скользкие тонкие покрытия на основе силиконовых матриц с гибкими привитыми боковыми цепями, а также метод нанесения тонких пленок таких покрытий из среды сверхкритического диоксида углерода могут быть использованы не только для придания поверхности водоотталкивающих свойств, но и для защиты от коррозии, обледенения, а также для создания фильтрационных высокопористых материалов для очистки воды от органических примесей. В ходе этапа проекта показано, что гидрофобные покрытия на основе сшитых матриц полидиметилсилоксана с привитыми боковыми цепями из полидиметилсилоксана позволяют повысить коррозионную стойкость титана, снижая токи коррозии по меньшей мере на порядок и смещая коррозионный потенциал Ecorr с -1,29 В для чистого титана до -0,4 В, что связано с изоляцией поверхности титанового электрода от электролита. Эффективность разработанных антикоррозионных покрытий сопоставима с известными в литературе антикоррозионными системами. Показано, что углеродные АГ, модифицированные полидиметилсилоксановыми пленками с привитыми цепями, применимы для фильтрации и разделения эмульсий вода/масло. При этом в водном фильтрате отсутствуют следы дисперсной фазы, однако наблюдаются микрочастицы АГ, что указывает на необходимость повышения механической прочности материала. Предложенная методика модификации углеродных АГ из растворов CO2 под давлением позволила получить нанопленки ПДМС с привитыми цепями не только на поверхности, но и на внутренней высокопористой структуре АГ. Измерена абсорбционная ёмкость АГ для вакуумного масла и гексана. Покрытие снижает сорбционную ёмкость АГ из-за уменьшения пористости и снижения поверхностной энергии, но придаёт селективные свойства для разделения смесей типа масло-вода: АГ с покрытием ПМ42 поглощают неполярные жидкости (гексан, хлороформ) из воды в течение нескольких секунд. Значения абсорбционной ёмкости исследованных АГ с покрытием сопоставимы с супергидрофобными полимерными пенами: так модифицированные АГ поглощают из воды 4,5 г гексана на 1 г своей массы. В рамках этапа проекта нам удалось получить стабильный эффект переключения из состояния с более высоким гистерезисом краевого угла в состояние с более низким гистерезисом при приложении магнитного поля к мягким ПДМС матрицам с магнитными частицами и жидким ПДМС лубрикантом-пластификатором. Снижение гистерезиса может быть обусловлено переходом капель воды из состояния Венцеля в состояние Касси при увеличении шероховатости поверхности под действием магнитного поля. С ростом шероховатости между каплей и поверхностью может возникать воздушная прослойка, которая снижает гистерезис краевого угла смачивания. В ходе дальнейших исследований было бы интересно обнаружить те значения поля и шероховатость, при которых начинается этот переход. В рамках проекта была исследована возможность получения пористых матриц для SLIPS покрытий путем вспенивания полистирола (ПС) и полиэтилентерефталата (ПЭТ) с использованием сверхкритического диоксида углерода (СК-CO2) и силиконового масла (ПЭС-5) в качестве вспенивающих агентов. Образцы ПС после обработки в СК-СО2 продемонстрировали значительную компрессию и хрупкость, что сделало их непригодными для использования в качестве матриц для SLIPS покрытий. В зависимости от условий обработки нам удалось получить образцы ПЭТ с различной пористостью. Вспенивание в СК-CO2 позволило получить нано/микропористый ПЭТ, тогда как вспенивание в ПЭС-5 давало макропористые структуры с неравномерным распределением пор по толщине образца, что объясняется температурными градиентами в образце и особенностями диффузии СО2 при вспенивании. На основе ПЭТ, насыщенного в жидком СО2 и вспененного в масле ПЭС-5, было получено SLIPS покрытие с гистерезисом КУ порядка 20°, что соответствует нескользким покрытиям.