Ключевое различие между гидрофобными и супергидрофобными материалами заключается в их контактном угле для капель воды. Краевой угол для капель воды на гидрофобных поверхностях составляет более 90 градусов, поэтому они отталкивают воду. Напротив, краевой угол для капель воды на супергидрофобной поверхности составляет более 150 градусов, что приводит не только к отталкиванию воды, но и к скатыванию воды с поверхности.
Как гидрофобные, так и супергидрофобные поверхности являются водоотталкивающими. Гидрофобные взаимодействия описывают отталкивание между водой и другими веществами, а супергидрофобные означают более интенсивное, чем гидрофобные.
Что такое гидрофобность?
Гидрофобные взаимодействия – это силы отталкивания между молекулами воды и другими веществами. Это тип взаимодействия, противоположный гидрофильному взаимодействию (сила притяжения между молекулами воды и другими веществами). В этом термине «гидро» означает «вода», а «фобия» означает «страх». Поэтому мы можем охарактеризовать вещества, которые не любят воду, как гидрофобные вещества. Эти вещества отталкивают молекулы воды. Как правило, неполярные молекулы демонстрируют этот тип взаимодействия, потому что молекулы воды полярны. Другими словами, гидрофобные вещества склонны притягиваться, взаимодействовать или растворяться в неполярных веществах, таких как масло и гексан.
Иногда гидрофобные вещества называют липофильными, поскольку они притягивают липидные или жировые компоненты. Когда гидрофобное вещество добавляется в воду, молекулы вещества имеют тенденцию образовывать комки, соединяясь друг с другом. Это делает гидрофобные растворители важными при отделении неполярных соединений от воды или полярных растворов.
Что такое супергидрофобность?
Супергидрофобное взаимодействие - это способность отталкивать воду до такой степени, что капли не сплющиваются, а вместо этого скатываются. Он также известен как ультрагидрофобность. Супергидрофобные поверхности представляют собой чрезвычайно гидрофобные поверхности, которые чрезвычайно трудно смачивать. Обычно краевой угол капли воды на такой поверхности превышает 150 градусов. Мы также можем назвать это взаимодействие эффектом лотоса из-за поведения капель воды на листе лотоса. Капля воды, ударившаяся о супергидрофобную поверхность, может полностью отскочить, подобно эластичному мячу.
Краевой угол капли воды на супергидрофобной поверхности был впервые описан Томасом Янгом в 1805 году. Он сделал это, проанализировав силы, действующие на каплю жидкости, покоящуюся на гладкой твердой поверхности, окруженной газом.
Мы можем найти примеры супергидрофобных поверхностей в природе, в том числе листья лотоса, тонкие волоски на некоторых растениях, водомерки и насекомые, живущие на поверхности воды, некоторые птицы, которые отлично плавают, и т. д.
В чем разница между гидрофобным и супергидрофобным?
Как гидрофобные, так и супергидрофобные поверхности являются водоотталкивающими. Ключевое различие между гидрофобными и супергидрофобными заключается в том, что краевой угол для капель воды на гидрофобных поверхностях составляет более 90 градусов, тогда как краевой угол для капель воды на супергидрофобных поверхностях составляет более 150 градусов. Следовательно, гидрофобные поверхности отталкивают воду, тогда как супергидрофобные поверхности не только отталкивают воду, но и скатывают воду со своих поверхностей.
Приведенная ниже инфографика перечисляет различия между гидрофобными и супергидрофобными в табличной форме для параллельного сравнения.
Резюме – Гидрофобные и супергидрофобные
Гидрофобные взаимодействия – это силы отталкивания между молекулами воды и другими веществами. Супергидрофобное взаимодействие - это способность отталкивать воду до такой степени, что капли не сплющиваются, а вместо этого скатываются. Ключевое различие между гидрофобными и супергидрофобными заключается в том, что краевой угол для капель воды на гидрофобных поверхностях составляет более 90 градусов, тогда как краевой угол для капель воды на супергидрофобных поверхностях составляет более 150 градусов. Следовательно, гидрофобные поверхности отталкивают воду, тогда как супергидрофобные поверхности не только отталкивают воду, но и скатывают воду со своих поверхностей.
