Гидрофобизированный это: Гидрофобизированные минераловатные плиты теплоизоляционные | Негорючие плиты из минеральной ваты – ООО БазальтГрупп

Гидрофобизированные минераловатные плиты теплоизоляционные | Негорючие плиты из минеральной ваты – ООО БазальтГрупп

Пористые материалы минерального происхождения отличаются высоким влагопоглощением, что негативно сказывается на их теплоизоляционных свойствах. Для повышения долговечности минераловатного утеплителя его пропитывают специальными модификаторами и водоотталкивающими составами. Такая экологически чистая обработка позволяет добиться водонепроницаемости материала.

Волокна в гидрофобизированных минераловатных плитах скреплены связующими синтетическими смолами, с последующей термообработкой и прессовкой. Полученная минеральная вата не впитывает влагу, она остается на поверхности.

Разновидности гидрофобизированных плит:

• легкие;
• жесткие;
• высокой жесткости.

Легкая гидрофобизированная плита из минеральной ваты относится к негорючим материалам и подходит для широкого спектра применения. Ее используют для конструкций, не испытывающих существенных нагрузок (для скатной кровли). С помощью такого материала эффективно утепляют чердачные помещения. Материал придает крыше из профильного листа дополнительные преимущества, утепляя ее и предотвращая образование конденсата зимой и перегрев летом.

Жесткие негорючие гидрофобизированные плиты из минеральной ваты за счет своей жесткости сохраняют форму при нагрузке. Их можно применять в качестве нагружаемой теплоизоляции. Материал имеет сложную структуру, состоящую жесткого наружного слоя и более легкого внутреннего. Благодаря подобной конструкции снижается общий вес плит и упрощается процесс монтажа.

Прочность и теплоизоляционные свойства, которыми обладают гидрофобизированные минераловатные плиты, высоко ценится при устройстве плоских крыш. Жесткость материала позволяет нивелировать точечные нагрузки на кровлю при монтаже и эксплуатации.

Специалисты компании «ТеплоСтрой» в Москве посоветуют минераловатные плиты с гидрофобизированной обработкой в зависимости от планируемых условий эксплуатации.

Технические характеристики плит

Цены на гидрофобизированные плиты

Гидрофобизированные теплоизоляционные плиты: легкие, жесткие

Рынок современных материалов для утепления обширен и разнообразен, так что проблем, как правило, с выбором не возникает.
Важно одно, коэффициент теплопроводности материала. Он нужен, чтобы правильно определить толщину эффективного слоя утеплителя и выбрать из имеющегося утеплителя конкретной толщины. Не надо также забывать, что помимо обычных материалов производятся также гидрофобизированные теплоизоляционные плиты.

Гидрофобизация – для чего она нужна ↑

Многие из стройматериалов минерального происхождения – пористые, чем и объясняется их большое влагопоглощение (до 40%). А увлажнившись, материал существенно теряет теплозащитные качества. Происходящее циклически увлажнение и высушивание, химические воздействия растворенных в воде солей, щелочей разрушает их структуру, снижает долговечность. Главным источником влаги является конденсат, выделяющийся на внутренних поверхностях.

Одним из самых простых и экономичных, но надежных способов значительно повысить качество и долговечность минераловатного утеплителя – пропитать ее специальными гидрофобизирующими модификаторами, водоотталкивающими составами. Гидрофобизаторы цвет и внешний вид материала не меняют, экологически безвредны, а модифицированный таким образом материал становится водостойким, водонепроницаемыми, существенно снижает водопоглощение.

В минераловатных плитах волокна склеены связующим, как правило, это синтетические смолы. Его фиксация на волокнах обеспечивается последующей термообработкой и подпрессовкой. Гидрофобная минватная плита практически не впитывает влагу – она остается на поверхности. Впитывают воду только когда спрессованы. С исчезновением давления, влага начинает испаряться, гидрофобизированные теплоизоляционные плиты вновь становятся сухими и восстанавливают первоначальные теплоизоляционные характеристики.

• легкие;
• жесткие;
• особой жесткости.

Легкие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты ↑

Плиты этого типа подходят для любых конструкций, где утеплитель не будет испытывать нагрузки. Их, например, можно использовать для утепления скатных крыш. Обычно одна из сторон пружинящая, благодаря чему, материал можно надежно зафиксировать. Это прекрасная возможность превратить помещение чердака в жилое. Причем если это кровля из металлического профилирующего листа, утепление исключает вероятность выпадения в холодное время на его поверхности конденсата и перегрева помещения летом.

Типичные конструкции кровли, чердака или мансарды частных домов можно смело отнести к каркасным.

Действительно, несущим элементом конструкции является каркас из дерева или металла, состоящий из стропил, прогонов (лаг) и обрешетки. Поэтому никакая внешняя нагрузка на теплоизоляционный слой воздействия оказывать не будет.

Если высоты стропил при этом окажется недостаточно для укладки слоя теплоизоляции требуемой толщины и на воздушный зазор, выполняют двухслойную изоляцию – укладывать изнутри часть утеплителя, набив по стропилам еще один, дополнительный, каркас.

Жесткие: прочность и нагрузки ↑

Высокая жесткость подобных плит и способность сохранять под нагрузкой форму дают возможность использовать их как нагружаемую теплоизоляцию. Структура комбинированная: наружный, расположенный сверху, слой – жесткий, его маркируют, а внутренний (нижний)– более легкий. Подобное устройство уменьшает вес и упрощает монтаж и, к тому же, позволяет избежать двухслойного устройства теплоизоляции.

Степень прочности плит на сжатие и особенно способность материала преодолевать точечные нагрузки крайне важна при устройстве плоских кровель, так как не допускает при монтаже и эксплуатации нарушения слоев гидро- и теплоизоляции. Точечные нагрузки среди всех, испытываемых крышей, считаются наиболее опасными, поскольку возникают еще во время поведения монтажных работ.

При недостаточной прочности плит теплоизоляции они деформируются, и в этих местах резко увеличивается риск потери целостности слоя гидроизоляции.

Помимо этого, образуются места, в которых проходят интенсивные теплопотери так называемые «мостики холода». Чем это чревато? Возможное локальное таяние снега в зимнее время приводит к накоплению на этих участках влаги.

Сегодня доля использования жестких гидрофобизированных плит из базальтовой ваты при теплоизоляции плоских кровель составляет более 75%.

Плиты из базальтовой ваты – негорючие, что повышает пожаробезопасность конструкции крыши. Более того, современные кровельные наплавляемые материалы можно укладывать, используя газовую горелку, непосредственно на поверхность теплоизоляционного слоя, а это, несомненно, способствует значительному упрощению технологического процесса.

Волокна базальтовой ваты утеплителя с температурой плавления порядка 1000°С, естественно, не боятся пламени горелки, температура которого лишь примерно 600°С.

Двухслойные жесткие исключают вероятность повреждения мягкого нижнего слоя. Укладывают способом швы «в разбежку» – а это возможность максимально сберечь тепло и обеспечить оптимальную прочность теплоизолирующего слоя.

© 2021 stylekrov.ru

гидрофобизированные — это… Что такое гидрофобизированные?

гидрофобизированные

Makarov: hydrophobizated

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

• гидрофобизация бетона
• гидрофобизированные полиэлектролиты

Смотреть что такое «гидрофобизированные» в других словарях:

• Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KIM — AL » — 2. 2. Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KIM AL » с вертикальной ориентацией волокон из высококачественного штапельного стекловолокна неорганического происхождения. Облицованы паронепроницаемым покрытием из… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KIM-AL» — 2.2. Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KIM AL» с вертикальной ориентацией волокон из высококачественного штапельного стекловолокна неорганического происхождения. Облицованы паронепроницаемым покрытием из… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KVM -50» — 2.3. Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KVM 50» с вертикальной ориентацией волокон из высококачественного штапельного стекловолокна неорганического происхождения. Являются химически нейтральным материалом и не …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KVM-50» — 2.3. Теплоизоляционные гидрофобизированные гофрированные маты марки « ISOTEC KVM 50» с вертикальной ориентацией волокон из высококачественного штапельного стекловолокна неорганического происхождения. Являются химически нейтральным материалом и не …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Теплоизоляционные гидрофобизированные цилиндры марок « ISOTEC KK — ALC », « ISOTEC KK — AL » — 2.1. Теплоизоляционные гидрофобизированные цилиндры марок « ISOTEC KK ALC », « ISOTEC KK AL » из высококачественного штапельного стекловолокна неорганического происхождения. Являются химически нейтральным материалом и не содержат коррозионных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Теплоизоляционные гидрофобизированные цилиндры марок « ISOTEC KK-ALC», «ISOTEC KK-AL» — 2. 1. Теплоизоляционные гидрофобизированные цилиндры марок « ISOTEC KK ALC», «ISOTEC KK AL» из высококачественного штапельного стекловолокна неорганического происхождения. Являются химически нейтральным материалом и не содержат коррозионных… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ТР 12274-ТИ.2004: Теплоизоляционные изделия «ISOVER» марок КК-ALC, КТ-11-TWIN, KIM-AL, KVM-50, KLS-K в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений — Терминология ТР 12274 ТИ.2004: Теплоизоляционные изделия «ISOVER» марок КК ALC, КТ 11 TWIN, KIM AL, KVM 50, KLS K в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• ТР 12274: Теплоизоляционные изделия «Сан-Гобэн Изовер» в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений — Терминология ТР 12274: Теплоизоляционные изделия «Сан Гобэн Изовер» в конструкциях тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. Рекомендации по применению с альбомом технических решений: 2.5. Маты марок « ISOVER КТ 11 TWIN », «… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Флотация — (франц. flottation, от flotter – плавать)         процесс разделения мелких твёрдых частиц (главным образом минералов), основанный на различии их в смачиваемости водой. Гидрофобные (плохо смачиваемые водой) частицы избирательно закрепляются на… …   Большая советская энциклопедия

• ФЛОТАЦИЯ — (франц. flottation, англ, flotation, букв. плавание на пов сти воды), разделение мелких твердых частиц (гл. обр. минералов) и выделение капель дисперсной фазы из эмульсий. Основана на разл. смачиваемости частиц (капель) жидкостью (преим. водой) и …   Химическая энциклопедия

• Флотация — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей. Флотация (фр.  flottation, от flotter  плавать)  один из методов обогащени …   Википедия

Гидрофобизированный грунт — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Гидрофобизированный грунт

Cтраница 1

Гидрофобизированные грунты это — грунты, обработанные вяжущими продуктами и имеющие повышенную водостойкость, водонепроницаемость, низкую коррозионную активность и газопроницаемость.  [1]

Приготовление гидрофобизированного грунта осуществляется перемешиванием минерального грунта с органическими вяжущими.  [2]

Применение гидрофобизированных грунтов при строительстве и ремонте трубопроводов / / Нефтегазовое дело.  [3]

Приготовление гидрофобизированного грунта осуществляется перемешиванием минерального грунта с органическими вяжущими.  [4]

Обсыпка из гидрофобизированных грунтов защищает изоляцию трубопровода от механических повреждений, вредного воздействия окружающей среды и замедляет процесс ее старения. На рис. 3 4 5 представлены подземная, полуподземная и наземная схемы прокладки трубопровода в обсыпке из гидрофобизированного грунта.  [5]

Благодаря улучшенным физико-механическим свойствам гидрофобизированных грунтов ( низким значениям газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения, коррозионной активности, набухания, высоким значением коэффициента водоустойчивости и сцепления) переходное сопротивление образцов изолированных труб уменьшается незначительно. Кроме того, уменьшение газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения и коррозионной активности грунтов обсыпки трубопровода приводит к сокращению выпогевания и вымывания пластификатора и других компонентов из изоляционных материалов.  [6]

Для оценки возможности приготовления гидрофобизированных грунтов определяются физико-механические свойства и коррозионная активность грунтов.  [7]

Благодаря улучшенным физико-механическим свойствам гидрофобизированных грунтов ( низкие значения газопроницаемости фильтрации, водонасыщения, коррозионной активности, набухания; высокие значения коэффициента водоустойчивости и сцепления) переходное сопротивление образцов изолированных труб уменьшается незначительно. Кроме того, уменьшение газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения и коррозионной активности грунтов обсыпки трубопровода приводит к сокращению выпо-тевания и вымывания пластификатора и других компонентов из изоляционных материалов.  [8]

Благодаря улучшенным физико-механическим свойствам гидрофобизированных грунтов ( низкие значения газопроницаемости фильтрации, водонасыщения, коррозионной активности, набухания; высокие значения коэффициента водоустойчивости и сцепления) переходное сопротивление образцов изолированных труб уменьшается незначительно. Кроме того, уменьшение газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения и коррозионной активности грунтов обсыпки трубопровода приводит к сокращению выпо-тевания и вымывания пластификатора и других компонентов из изоляционных материалов.  [9]

Для оценки возможности приготовления гидрофобизированных грунтов определяются физико-механические свойства и коррозионная активность грунтов в соответствии с приложением В.  [10]

Благодаря улучшенным физико-механическим свойствам гидрофобизированных грунтов ( низким значениям газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения, коррозионной активности, набухания, высоким значением коэффициента водоустойчивости и сцепления) переходное сопротивление образцов изолированных труб уменьшается незначительно. Кроме того, уменьшение газопроницаемости, фильтрации, водонасыщения и коррозионной активности грунтов обсыпки трубопровода приводит к сокращению выпотевания и вымывания пластификатора и других компонентов из изоляционных материалов.  [11]

Для оценки возможности приготовления гидрофобизированных грунтов определяются физико-механические свойства и коррозионная активность грунтов.  [12]

В числителе даны значения для гидрофобизированного грунта, в знаменателе — значения для исходного грунта.  [13]

Для гидроизоляции стен подвала был использован гидрофобизированный грунт. Для его получения применялись битумы IV и V, растворенные в зеленом масле. Одновременно были испытаны гидрофобизировапные песок и суглинок.  [14]

Для гидроизоляции стен подвала был использован гидрофобизированный грунт. Для его получения применялись битумы IV и V, растворенные в зеленом масле. Одновременно были испытаны гидрофобнзированные песок и суглинок.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

Базальтовые плиты экологически чистый утеплитель в строительстве.

IZOVOL® типа П-100 —  изоляция c повышенной жесткостью и влагостойкостью для полов над перекрытиями, полов подвальных помещений, полов с электрическим подогревом, «плавающих» акустических полов. Плотность    100          кг/м3 Длина            1000      мм Ширина         600        мм Толщина       50, 100  мм Цена: по запросу		IZOVOL® типа B-75  — применяеться как изоляционный слой в системах утепления с воздушным зазором наружных стен зданий и сооружений различного назначения (плиты кашированы стеклохолстом черного или белого цвета). В качестве наружного слоя в двухслойном утеплениивентилируемых навесных фасадов в сочетании с плитой марки Izovol (Ст). Категория горючести – НГ (негорюч).  Плотность    75          кг/м3 Длина            1000      мм Ширина         600        мм Толщина       50, 100  мм Цена: по запросу
IZOVOL® типа Ф — 100 Плотность    100              кг/м3 Длина            1000            мм Ширина         600              мм Толщина       50, 80, 100  мм Цена: по запросу		АКСИ РУФ Н Минплита  АКСИ РУФ Н ТУ 5762-003-05800515-2005 – минераловатные плиты повышенной жёсткости на синтетическом связующем. Используются в качестве основного нижнего теплоизоляционного слоя, с устройством верхнего защитного слоя с помощью стяжек, для устройства кровельного ковра.
ЛАЙНРОК ВЕНТИ Минплита Лайнрок Венти жесткая гидрофобизированная теплоизоляционная плит на основе горных пород базальтовой группы, производится с применением синтетического связующего. Применяется в фасадных системах с воздушным зазором при однослойном исполнении изоляции. Плотность    100-130          кг/м3 Длина            1000, 1200      мм Ширина         500,600,1000 мм Толщина       30-160            мм		Эковер Кровля Верх-160 Жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,040 Вт/м°С
Эковер Кровля-135 Утеплитель Эковер Кровля-135 жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,039 Вт/м°С		Эковер Кровля Низ 100 Утеплитель Эковер Кровля Низ жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,038 Вт/м°С
Эковер Фасад-Декор Оптима Жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С		Эковер Вент-Фасад используется как  утеплитель стен, жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С
Эковер Лайт-35 Легкие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты . Применяется в качестве тепло- и звукоизоляционного слоя в ненагружаемых конструкциях всех типов зданий: — каркасных стенах; — мансардных , скатных кровлях; — чердачных перекрытиях; — внутренних перегородках; — полах с покрытием всех типов по несущим лагам с укладкой утеплителя между лагами; — в качестве нижнего (внутреннего) слоя при двухслойном утеплении в сочетании с плитой марки ЭКОВЕР ВЕНТ-ФАСАД в конструкциях вентилируемых фасадов; Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С		Эковер Кровля Низ (30кПа) Утеплитель Эковер Кровля Низ (30кПа) жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,038 Вт/м°С
Эковер Кровля Верх-175 Жесткие гидрофобизированные теплоизоляционные плиты на синтетическом связующем, изготовленные из каменной ваты на основе горных пород габбро-базальтовой группы Теплопроводность : 0,040 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-Сэндвич К негорючие гидрофобизированные тепло- звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород. Длина: Заказ Ширина: Заказ Толщина: 40-150, с шагом 10 мм Теплопроводность : 0,040 Вт/м°С
Базальтовая плита ТИЗОЛ EURO-Сэндвич С негорючие гидрофобизированные тепло- звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород. Длина: Заказ Ширина: Заказ Толщина: 40-200, с шагом 10 мм Теплопроводность : 0,038 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-ЛАЙТ 30 легкие теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород.  ТУ 5762-010-08621635-2006 — скатные кровли — мансарды — потолки — полы по лагам — перегородки   — каркасные стены   — вентилируемый фасад: внутренний слой/2-слойное решение Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-ЛАЙТ 25 Применяется для теплоизоляции и звукоизоляция ненагружаемых конструкций легких стен, межкомнатных перегородок, межэтажных перекрытий, мансард, скатных крыш и кровельных конструкций. ТУ 5762-010-08621635-2006 — скатные кровли — мансарды — потолки — полы по лагам   — каркасные стены   Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-ЛАЙТ 35 высокие теплоизоляционные свойства продукции позволяют сохранять тепло зимой и прохладу летом.  ТУ 5762-010-08621635-2006 — скатные кровли — мансарды — потолки — полы по лагам — перегородки   — каркасные стены   — вентилируемый фасад: внутренний слой/2-слойное решение Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-ЛАЙТ 40 легкие теплоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород. ТУ 5762-010-08621635-2006 — скатные кровли — мансарды — потолки — полы по лагам — перегородки   — каркасные стены   — вентилируемый фасад: внутренний слой/2-слойное решение Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-ЛАЙТ 50 Легкие негорючие гидрофобизированные тепло- звукоизоляционные плиты на основе базальтовых пород.  ТУ 5762-010-08621635-2006 — скатные кровли — мансарды — полы по лагам   — каркасные стены — слоистая кладка   Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-БЛОК легкие теплоизоляционные гидрофобизированные плиты из минеральной ваты изготовлены по  ТУ 5762-010-08621635-2006 — слоистая кладка  — каркасный стены — мансарды — полы по лагам  Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-ВЕНТ жесткие теплоизоляционные гидрофобизированные плиты из минеральной ваты на основе горных пород.  ТУ 5762-010-08621635-2006 — вентилируемый фасад 1-слойное решение — вентилируемый фасад  внешний слой/2-слойное решение Теплопроводность : 0,034 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-ВЕНТ В теплоизоляционные гидрофобизированные плиты из минеральной ваты на основе горных пород. ТУ 5762-010-08621635-2006 — вентилируемый фасад  внешний слой/2-слойное решение Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-ВЕНТ Н теплоизоляционные гидрофобизированные плиты из минеральной ваты на основе горных пород. ТУ 5762-010-08621635-2006 — вентилируемый фасад 1-слойное решение — вентилируемый фасад внутренний слой/2-слойное решение Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С
ИЗБА ЛАЙТ-40  применяется теплоизоляция в конструкциях скатных кровель, стенах дома , мансардных помещений, потолков, чердачных перекрытий, внутренних перегородок, в полах с покрытием всех типов по несущим лагам с укладкой утеплителя между лагами. Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ИЗБА Кровля НИЗ 110 Утеплитель ИЗБА Кровля Низ 110 применяется в качестве верхнего тепло- и звукоизоляционного слоя в двухслойных системах плоских кровель. Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С
ИЗБА Кровля НИЗ 100 Утеплитель ИЗБА Кровля Низ 100 применяется в качестве верхнего тепло- и звукоизоляционного слоя в двухслойных системах плоских кровель. Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С		ИЗБА Кровля Верх 190 Утеплитель ИЗБА Кровля Верх 190 применяется  — в покрытиях из железобетона и металлического настила с кровельным ковром из рулонных и мастичных материалов, в т.ч. с ковром без выравнивающих цементно-песчаных стяжек, — в качестве верхнего слоя в двух- или трехслойном выполнении теплоизоляции. Теплопроводность : 0,039 Вт/м°С
ИЗБА Кровля Верх 175 Утеплитель ИЗБА Кровля Верх 175 применяется — в покрытиях из железобетона и металлического настила с кровельным ковром из рулонных и мастичных материалов, в т.ч. с ковром без выравнивающих цементно-песчаных стяжек, — в качестве верхнего слоя в двух- или трехслойном выполнении теплоизоляции. Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С		ИЗБА Кровля 150 применяется в качестве изоляционного слоя  — для устройства кровель без цементной стяжки,  — со стяжкой, тепловой изоляции чердачных перекрытий,  — перекрытий над холодным подвалом или проездом. Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С
ИЗБА Кровля 135 Утеплитель ИЗБА Кровля 135 применяется в качестве изоляционного слоя: — для устройства кровель без цементной стяжки,  — со стяжкой, тепловой изоляции чердачных перекрытий,  — перекрытий над холодным подвалом или проездом. Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С		ИЗБА Фасад 150 применяется в качестве тепло-, звукоизоляционного слоя в системах наружного утепления фасадов. Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С
ИЗБА Фасад 125  применяется в качестве тепло-, звукоизоляционного слоя в системах наружного утепления фасадов. Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С		ИЗБА Венти 70  используется  в качестве тепло-, звуко- и пожароизоляционного слоя в фасадных системах с воздушным зазором при однослойном исполнении изоляции. Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С
ИЗБА Венти 90  применяется в качестве тепло-, звуко- и пожароизоляционного слоя в фасадных системах с воздушным зазором при однослойном исполнении изоляции. Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С		ИЗБА Венти 80 применяется в качестве тепло-, звуко- и пожароизоляционного слоя в фасадных системах с воздушным зазором при однослойном исполнении изоляции. Теплопроводность : 0,034 Вт/м°С
ИЗБА Стандарт 45 Применяется в качестве тепло-, звуко- и пожароизоляционного слоя в ненагружаемых конструкциях всех типов зданий. скатных кровель вертикальных и наклонных стен дома мансардных помещений чердачных перекрытий внутренних перегородок полов с покрытием всех типов  Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ИЗБА Стандарт 60 Применяется в качестве тепло-, звуко- и пожароизоляционного слоя в ненагружаемых конструкциях всех типов зданий. скатных кровель вертикальных и наклонных стен мансардных помещений чердачных перекрытий внутренних перегородок полов с покрытием всех типов  Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С
ИЗБА Лайт 35 Применяется в качестве тепло- и звукоизоляционного слоя в ненагружаемых конструкциях всех типов зданий. утеплитель для скатных кровлях стенах дома мансардных помещениях чердачных перекрытиях внутренних перегородках Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ИЗБА Стандарт 50 Применяется в качестве тепло-, звуко- и пожароизоляционного слоя в ненагружаемых конструкциях всех типов зданий. скатных кровель вертикальных и наклонных стен мансардных помещений чердачных перекрытий внутренних перегородок полов с покрытием всех типов  Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-ФАСАД жесткие теплоизоляционные гидрофобизированные плиты из минеральной ваты на основе горных пород, устойчивы к деформации. ТУ 5762-010-08621635-2006 Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-РУФ теплоизоляционные гидрофобизированные плиты повышенной жесткости из минеральной ваты на основе горных пород.  ТУ 5762-010-08621635-2006 Теплопроводность : 0,035 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-РУФ В жесткие негорючие гидрофобизированные тепло- звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород.  Теплопроводность : 0,036 Вт/м°С		ТИЗОЛ EURO-РУФ В Супер жесткие негорючие гидрофобизированные тепло- звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород.  Теплопроводность : 0,037 Вт/м°С
ТИЗОЛ EURO-РУФ Н  Базальтовая плита ТИЗОЛ EURO-РУФ Н жесткие теплоизоляционные гидрофобизированные плиты из минеральной ваты на основе горных пород. Длина: 1000, 1200 Ширина: 500, 600 Толщина: 40-200, с шагом 10 мм Теплопроводность : 0,034 Вт/м°С		Базалит Венти
Базалит ПТ		Базалит Сэндвич С
Базалит Сэндвич К		ROCKWOOL Конлит ROCKWOOL КОНЛИТ — используются для обеспечения требуемого предела огнестойкости стальных конструкций. плиты из каменной ваты. Плиты  могут выпускаться с покрытием стеклосеткой с одной стороны для удобства последующей декоративной отделки.
ROCKWOOL FIRE BATTS 110 Теплоизоляция rockwool fire batts это жёсткие теплоизоляционные плиты, изготовленные из каменной ваты ROCKWOOL. Могут выпускаться с покрытием алюминиевой фольгой с одной стороны, применяются для тепловой изоляции плоских поверхностей каминов, печей, высокотемпературного оборудования. Могут выпускаться с покрытием алюминиевой фольгой с одной стороны.		ROCKWOOL BONDROCK Плиты из каменной ваты BONDROCK используются в качестве теплоизоляционного слоя в покрытиях из железобетона и металлического настила. Теплопроводность : 0,038 Вт/м°С
ROCKWOOL ТЕХ Баттс 100 Плиты изготавливаются из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Могут выпускаться кашированными армированной алюминиевой фольгой с одной стороны,предназначены для тепловой изоляции воздуховодов, газоходов, резервуаров, бойлеров, технологического оборудования, плоских вертикальных и горизонтальных поверхностей, печей, на объектах различных отраслей промышленности.		ROCKWOOL ТЕХ Баттс 125 Минплита Роквул Тех Баттс 125  изготавливаются из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Могут выпускаться кашированными армированной алюминиевой фольгой с одной стороны, предназначены для тепловой изоляции воздуховодов, газоходов, резервуаров, бойлеров, технологического оборудования, плоских вертикальных и горизонтальных поверхностей, печей
ROCKWOOL ТЕХ Баттс 50 Минплита Роквул Тех Баттс 50  изготавливается из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Могут выпускаться кашированными армированной алюминиевой фольгой с одной стороны,предназначены для тепловой изоляции воздуховодов, газоходов, резервуаров, бойлеров, технологического оборудования, плоских вертикальных и горизонтальных поверхностей, печей		ROCKWOOL ТЕХ Баттс 75 Минплита Роквул Тех Баттс 75  изготавливается из каменной ваты на основе горных пород базальтовой группы. Могут выпускаться кашированными армированной алюминиевой фольгой с одной стороны. предназначены для тепловой изоляции воздуховодов, газоходов, резервуаров, бойлеров, технологического оборудования, плоских вертикальных и горизонтальных поверхностей, печей,
ROCKWOOL АКУСТИК Баттс звукопоглощающие плиты, изготовленные из каменной ваты , используется в качестве среднего слоя в конструкциях каркасно-обшивных перегородок и облицовок, межэтажных перекрытий.		РОКЛАЙТ легкие гидрофобизированные, негорючие тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород базальтовой группы ТУ 5762-049-17925162-2006
ТЕХНОБЛОК ОПТИМА  негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород базальтовой группы ТУ 5762-043-17925162-2006		ТЕХНОБЛОК ПРОФ ТЕХНОБЛОК ПРОФ — это негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе горных пород базальтовой группы ТУ 5762-043-17925162-2006

Электрод гидрофобизированный — Справочник химика 21

    Указанного недостатка лишены электроды, представленные на рис. 6.14. Здесь слой катализатора 2, контактирующего с ИОМ 3, нанесен па пористую подложку / из электропроводного материала. В этом случае отвод-(подвод) электронов из катализатора происходит по всей плоскости электродов (если, конечно, проводимость подложки высока). Для обеспечения подвода газа и отвода воды подложка должна быть гидрофобизирована. [c.306]

    Большинство электродных материалов гидрофильны и хорошо смачиваются водными растворами. Для создания и поддержания оптимального соотношения газа и раствора в электроде применяют два способа. Первый из них заключается в том, что в газовой камере создается некоторое избыточное давление газа. За счет этого жидкость вытесняется из более крупных пор, в то время, как в более мелких порах она продолжает удерживаться капиллярными силами. По второму способу электрод частично гидрофобизируют путем введения в него гидрофобных веществ (например, мелких частиц фторопласта). При этом электролит проникает только в такие поры гидрофильного электродного материала, в которых концентрация гидрофобных частиц мала. [c.327]

    Электроды можно изготовлять из различных материалов. Для исследования процессов в области отрицательных потенциалов чаще всего применяют ртутные электроды. С успехом используют висящие ртутные электроды различных типов, а также ртутные электроды с большой поверхностью. В таких случаях обычно помещают ртуть в ложечки из фторопласта, для того чтобы раствор не проникал в пространство между стенкой сосуда и ртутью. Вместо фторопласта можно использовать и стеклянные ложечки, покрытые гидрофобизирующим слоем силикона. [c.59]

    ГОК пористых газовых электродов — явление постепенного промокания их раствором электролита и связанное с этим уменьшение их работоспособности. В отличие от >тольных электродов воздушной деполяризации, в которые для предупреждения наполнения пор электролитом вводятся гидрофобизирующие добавки, уменьшающие смачивание стенок пор раствором, в никелевых электродах Бэкона стенки пор полностью смачиваются электролитом. Поэтому эти- электроды обладают большой устойчивостью при длительной работе, в то время как в гидрофобизированных электродах из-за постепенного окисления поверхности условия. смачивания меняются и электрод постепенно наполняется электролитом. [c.225]

    В связи с этим возникает вопрос, не приводит ли подобная обработка электродов к частичной потере ими каталитической активности по сравнению с гидрофильными электродами, т. е. не является ли гидрофобизирующая добавка каталитическим ядом. [c.55]

    В качестве катодов обычно служат угольные пористые электроды. Слой электрода, обращенный к газу, гидрофобизируется для предотвращения затопления его электролитом. Гидрофобизация производится каучуком, парафином или фторопластом. Элементы имеют напряжение 1,25—1,0 В, могут работать при низких температурах. Срок службы их обычно ограничен воздушным электродом, который с течением времени затопляется электролитом. [c.113]

    Как следует из (3.6), чувствительность РК, можно увеличить, уменьшая диаметр капилляра. Однако диаметры применяемых капилляров практически ограничены нижним и верхним пределами. Нижний предел (0,2 мм) ограничен технологическими трудностями изготовления прибора и транспортными возможностями ЭЯ. Кроме того, уменьшение внутреннего диаметра капилляра приводит к возрастанию сопротивления РК и понижению допустимого тока интегрирования (пропорционально /(Р). С уменьшением диаметра капилляра возрастает и необходимость в более глубокой очистке электрохимической системы с целью исключения отрицательного влияния на работу РК примесей п. а. в. С увеличением же диаметра капилляра стабильность работы прибора возрастает, так как относительное влияние примесей с увеличением объема электролита в ЭЯ уменьшается. Верхний предел (0,4 мм) ограничен пределом устойчивости ртутных электродов к механическим воздействиям (ударным и вибрационным нагрузкам). С целью повышения устойчивости столбиков ртути к механическим воздействиям внутреннюю поверхность капилляра покрывают тонкой гидрофобизирую-щей пленкой из кремнийорганического соединения. Наиболее оптимальное значение диаметра капилляра для РК, используемых в счетчиках времени наработки, составляет 0,3 мм. Этому внутреннему диаметру капилляра соответствует чувствительность РК около 1 мм/К. [c.72]

    Важным преимуществом графитового электрода является высокая химическая стойкость и широкая область потенциалов поляризации (от +1,1 до —0,3 в в кислой среде). Диапазон рабочих потенциалов зависит от способа подготовки электрода. Расширению диапазона в катодную область потенциалов способствуют, в частности, пропитка электрода смесью парафина с полиэтиленом или другими гидрофобизирующими веществами и поли-ров ка поверхности. Этим также достигается уменьшение пористости поверхностного слоя, что улучшает отноше- [c.145]

    Устройство и характеристики. Существуют прямоугольные, цилиндрические и плоские ВЦ элементы. Прямоугольные элементы и батареи емкостью от 300 до 3300 А-ч предназначены для средств сигнализации и связи, включая питание световых и звуковых навигационных приборов. В них используют монолитные цинковые аноды я достаточно массивные двух- или многослойные катоды коробчатой формы. Слой из углеродного материала (древесного угля, сажи и др.) контактирует со свободным электролитом и содержит в небольшом количестве катализатор и гидрофобизирующие добавки. Внешний слой контактирует с воздухом, проницаем для кислорода и непроницаем для электролита в его состав на основе углеродных материалов вводят эффективные гидрофобизаторы, например фторопласт. Таким образом, степень гидрофобности по толщине электрода повышается, оставаясь наименьшей со стороны электролита. Для придания механической прочности [c.121]

    Методы регулирования С. основаны гл. обр. на изменении уд. поверхностных энергий и а ,, а также поверхностного натяжения жидкости а,. Физ. метод основан на электрич. поляризации, связанной с зависимостью поверхностного натяжения электрода от его электрич, потенциала (электрокапиллярность), воздействии электрич. и магн. полей, изменении т-ры, обработки пов-сти твердых тел ионизирующими излучениями. Наиб, универсальный метод регулирования С. состоит в использовании поверхностно-активных веществ (ПАВ). Растворение ПАВ в жидкости уменьшает ее поверхностное натяжение вместе с тем возможна адсорбция ПАВ на границе твердое тело-жидкость с соответствующим изменением поверхностной энергии а ,. Предварит, выдержка образцов данного твердого материала в р-ре ПАВ приводит к образованию на его пов-сти адсорбц. слоев, к-рые могут частично или полностью экранировать ее. Такое модифицирующее действие позволяет качественно менять характер контактного взаимод. жидкости с твердым телом. Можно, напр., гидрофобизировать гидрофильные материалы или, напротив, гидрофилизировать гидрофобные подложки. Осн. закономерности изменения С. с помощью ПАВ и использования, этих эффектов в разл. технол. процессах (флотации, полиграфии, моющем действии и др.) обоснованы в трудах П. А. Ребиндера. [c.369]

    Юсти и Винзель [38] сумели избежать необходимости гидрофобизировать электроды, изготавливая их с норами одинаковой величины. Для пояснения их метода рассмотрим изображенную на фиг. 5а идеальную цилиндрическую нору радиусом Го. Применив к такой поре известную из начальной физики формулу высоты подъема в капилляре смачивающей жидкости в зависимости от коэффициента поверхностного натяжения а (дин1см) и угла смачивания в, получим выражение для капиллярного давления рк = 2осоз0/го дин1см ). Для [c.42]

    Элементы и ЭХГ фирмы Ю н ь о н карбайд (Кордеш) [58]. В элементах, разработанных К. Кордешом, в качестве основы электродов используются либо активированный уголь, либо никелевый пористый слой, на который наносится несколько слоев активированного угля. Электроды с газовой стороны гидрофобизируются. Водородные электроды либо не имеют катализатора, либо содержат небольшое количество платины (Кислородные электроды активируются шпинельными катализаторами (АЬОз-СоО), увеличение каталитической активности кислородного электрода может быть достигнуто применением небольшого количества платины. Электролитом элемента является 9—11 и. раствор КОН. Напряжение элемента 0,8—0,85 В при плотности тока 0,1 А/см2 при работе с кислородом и 0,05 А/см при работе с воздухом. Достоинствами элементов Кордеша являются малое количество или отсутствие драгоценных катализаторов, компактность и малая масса. [c.85]

    Интересно отметить, что в гидрофильном электроде доля надкритических нор с уменьшением давления стремится к нулю. В гидрофобизиро-ванном электроде надкритические поры могут существовать и при нулевом давлении. Их относительное количество, как следует из формулы (Ю.И), равно [c.336]

    Простейшей моделью газодиффузионного электрода с гидрофобизиро-ванным катализатором является гидрофобизированная пластинка, погруженная в раствор электролита [15]. Гидрофобизация осуществлялась нанесением на электрод суспензии фторопласта, высушиванием электрода на воздухе и последующим его спеканием при температуре 370 + 5° С в течение 5 мин. в инертной атмосфере. [c.339]

    Для уменьшения величины регистрируемого тока сетки уровень начальной ионизации должен быть достаточно низким. Небольшая начальная ионизация, необходимая для снижения статистического запаздывания зажигания, создается радиоактивным источником малой мощности, помещаемым внутри баллона лампы. Уменьшение тока утечки по изоляторам достигается удалением вывода сетки от выводов других электродов (сетка выводится через купол баллона), покрытием внешней поверхности стеклянной колбы гидрофобизирую-щим составом, созданием развитой поверхности внутриламповых изоляторов. [c.34]

    Гидрофобизирующие и каталитически активные добавки предназначены для улучшения работоспособности главным образом газодиффузнонных электродов, на которых реализуются токообразующие реакции с участием газообразных активных веществ. [c.27]

Минеральная вата ТЕХНОНИКОЛЬ

РОКЛАЙТ

это легкие гидрофобизированные, негорючие тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на осн..

690.00₽

ТЕХНОАКУСТИК

Плиты из каменной ваты для звуковой изоляции конструкций ТЕХНОАКУСТИК – это негорючие, гидрофобизиро..

661.00₽

ТЕХНОБЛОК

ТЕХНОБЛОК – это негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты н..

525.00₽

ТЕХНОВЕНТ

ТЕХНОВЕНТ – это негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты н..

601.73₽

ТЕХНОЛАЙТ

ТЕХНОЛАЙТ – это негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты н..

455.91₽

ТЕХНОРУФ

это негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на основе гор..

730.44₽

ТЕХНОФАС

ТЕХНОФАС – это негорючие, гидрофобизированные тепло-, звукоизоляционные плиты из минеральной ваты на..

674.91₽

Показано с 1 по 8 из 8 (всего 1 страниц)

Объяснение: гидрофобные и гидрофильные | MIT News

Материалы с особым сродством к воде — те, по которым она растекается, обеспечивая максимальный контакт, — известны как гидрофильные. Те, которые естественным образом отталкивают воду, вызывая образование капель, известны как гидрофобные.Оба класса материалов могут иметь значительное влияние на работу силовых установок, электроники, крыльев самолетов и опреснительных установок, среди других технологий, говорит Крипа Варанаси, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института. Улучшения гидрофильных и гидрофобных поверхностей могут предоставить бутылки для кетчупа, в которых приправа просто скользит, стаканы, которые никогда не запотевают, или электростанции, которые выжимают больше электроэнергии из заданного количества топлива.

Если капля растекается, смачивая большую площадь поверхности, то угол смачивания составляет менее 90 градусов, и эта поверхность считается гидрофильной или водолюбивой (от греческих слов для воды hydro и любви philos ). Но если капля образует сферу, которая едва касается поверхности — например, капли воды на горячей сковороде — угол контакта составляет более 90 градусов, а поверхность гидрофобна или водобоязненна.

Но терминология на этом не заканчивается: большинство современных исследований гидрофобных и гидрофильных материалов сосредоточено на крайних случаях, а именно, супергидрофобных и супергидрофильных материалах.Хотя определения этих терминов менее точны, поверхности, на которых плотные капли образуют контактный угол более 160 градусов, считаются супергидрофобными. Если капли распределены почти плоско, с краевым углом менее 20 градусов, поверхность является супергидрофильной.

«Во многих случаях именно экстремальное поведение полезно в инженерии», — говорит Эвелин Ван, доцент кафедры машиностроения Массачусетского технологического института, специализирующаяся на супергидрофобных материалах.Например, поверхности конденсаторов на опреснительных установках или электростанциях работают лучше всего, когда они супергидрофобны, поэтому капли постоянно соскальзывают и могут быть заменены новыми. И наоборот, для применений, где вода течет по поверхности, чтобы предотвратить ее перегрев, желательно иметь супергидрофильный материал, чтобы гарантировать максимальный контакт между водой и поверхностью.

Почему происходят эти явления? По сути, это вопрос химического состава поверхности, который определяется характеристиками используемых материалов.Форма поверхности также может усиливать эффекты: например, если материал является гидрофобным, создание наноструктур на его поверхности может увеличить площадь контакта с каплей, усиливая эффект и делая поверхность супергидрофобной. Точно так же нанонарисовка гидрофильной поверхности может сделать ее супергидрофильной. (Однако есть исключения, когда особые виды рисунка могут фактически изменить обычные свойства материала.)

Все усложняется, когда вещи движутся — как это часто бывает в реальных ситуациях.Например, при наклоне плоской поверхности любые капли по ней могут начать скользить, искажая свою форму. Таким образом, помимо измерения статических углов смачивания, полное понимание свойств поверхности также требует анализа того, как различаются углы смачивания на ее передних (передних) и отступающих (задних) краях, когда поверхность наклонена.

Поскольку мир природы полон гидрофобных и гидрофильных поверхностей, основы этого явления известны ученым уже не менее двух столетий.Например, лист лотоса является хорошо известным примером гидрофобного материала, защищающего водные растения от переувлажнения. Некоторые виды, такие как жук-стенокара из африканской пустыни Намиб, сочетают в себе оба признака: на спине и крыльях насекомого есть гидрофильные выступы, которые способствуют образованию конденсата из тумана; они окружены гидрофобными желобами, которые собирают полученные капли и направляют их к пасти жука, что позволяет ему выжить в одном из самых засушливых мест на Земле.

Одна из областей современного интереса к гидрофобным и гидрофильным поверхностям связана с энергоэффективностью. Супергидрофобные поверхности, разрабатываемые исследователями из Массачусетского технологического института и других организаций, могут улучшить теплопередачу в конденсаторах электростанций, увеличивая их общую эффективность. Такие поверхности также могут повысить эффективность опреснительных установок.

Новые технологии также внесли свой вклад в эту область: способность создавать наноразмерные поверхности с выпуклостями или гребнями всего в несколько миллиардных долей метра в поперечнике позволила создать новое поколение водопоглощающих и водоотводящих материалов; Новое изображение движущихся поверхностей с высоким разрешением позволило лучше понять происходящие процессы.

Исследования, проводимые с помощью новых технологий, позволяют понять и управлять этим поведением на уровне деталей, немыслимых десять или два года назад. Но иногда новые методы показывают, насколько хорошо ученые все поняли давно: «Поразительно, — говорит Варанаси, — что некоторые вещи, которые мы можем подтвердить сейчас, были предсказаны столетие назад».

Гидрофобная поверхность — обзор

8.2 Гидрофобная поверхность

Гидрофобная поверхность — это поверхность, которая обладает способностью отталкивать воду [1].Термин «гидрофобность» произошел от двух греческих слов: «гидро», что означает вода, и «фобос», что означает страх; таким образом, гидрофобные поверхности можно определить как материал, отталкивающий воду. Как правило, гидрофобность поверхности можно измерить по углу контакта между каплями воды и самой поверхностью. Капли воды на гидрофобной поверхности будут очень легко течь и сохранять свою сферическую форму с углом контакта более 90 градусов [8], в то время как супергидрофобные материалы обладают большими углами контакта более 150 градусов и их трудно смачивать, как показано на рис.8.1. Напротив, для гидрофильных поверхностей капли воды распространяются далеко, а угол смачивания очень мал и составляет менее 90 градусов. По этим поверхностям капли воды не катятся, а скользят.

Рис. 8.1. Схематическая диаграмма, представляющая краевой угол смачивания воды на гидрофильной, гидрофобной и супергидрофобной поверхности.

Согласно Бойновичу и Емельяненко [9], поведение капель воды на поверхности может быть связано двумя факторами: поверхностной энергией и смачиваемостью. Обычно, когда некоторые материалы имеют более высокие энергетические состояния на поверхности, поверхность является гидрофильной, что приводит к меньшему углу смачивания. В то время как, когда поверхностная энергия материалов низкая, молекулы в каплях воды больше притягиваются друг к другу по сравнению с поверхностью, что приводит к более высокому углу смачивания, что является гидрофобным [10].Кроме того, смачиваемость, которая представляет собой поведение жидкости на твердой подложке, также была важным явлением в технических приложениях гидрофобных свойств. Смачиваемость часто обсуждают с точки зрения краевого угла, при котором жидкая капля встречается с твердой поверхностью.

В природе гидрофобную поверхность можно увидеть на листьях лотоса или его научном названии Nelumbo nucifera . В 1992 году лист лотоса был представлен как «эффект лотоса», который затем стал символом супергидрофобности и самоочищающихся свойств.Лотос ( N. nucifera ) — полуводное растение с крупными лепестками до 30 см в диаметре и значительными водоотталкивающими свойствами. Поверхность листьев демонстрирует впечатляющие гидрофобные свойства, которые позволяют воде катиться по поверхности вместо скольжения [11]. Листья лотоса имеют воск, который покрывает поверхность, и множество сосочков микроскопического размера, которые приводят к шероховатости поверхности, как показано на рис. 8.2A – D. Обе эти поверхностные особенности в совокупности позволяют листу лотоса выполнять гидрофобные свойства и облегчать скатывание капель воды, которые собирают загрязнения по мере их движения.

Рис. 8.2. Эффект лотоса: (A) лист лотоса, (B) изображение, полученное с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) микропапилл, присутствующих на поверхности листа лотоса, (C) изображение капли воды на листе лотоса и (D) структурная диаграмма микро- и наноструктура одиночного микропапиллы.

Numerous исследователи подтвердили, что сочетание шероховатости поверхности с низкой поверхностной энергией может обеспечить более высокую гидрофобность поверхностей, что способствует самоочищению.Различные структуры могут давать поверхности с большим краевым углом, если они вносят определенную шероховатость вместе с низкой поверхностной энергией [2].

Чтобы имитировать поведение лотоса, для изготовления покрывающих материалов использовались различные типы материалов, включая как органические, так и неорганические материалы. Для полимерных материалов, которые, как правило, по своей природе гидрофобны, первоочередное внимание уделяется созданию шероховатости поверхности. Для органических материалов, которые обычно являются гидрофильными, после изготовления поверхностных структур необходимо проводить гидрофобную обработку поверхности.Среди органических материалов материалы на основе углерода представляют собой один из коммерческих интересов.

Фактически, создание гидрофобных материалов и покрытий стало отдельным направлением современного материаловедения, которое быстро развивается [12, 13]. Мало того, гидрофобные материалы также привлекли большое внимание как в промышленных кругах, так и в различных академических кругах. Об этом свидетельствует рост числа исследовательских публикаций, посвященных особенностям смачивания супергидрофобных поверхностей, дизайну и подготовке текстурированных поверхностей, состоянию и составу поверхностей, которые могут регулировать свойства смачиваемости [1, 2, 14].

Гидрофобные материалы широко используются в различных секторах и приложениях. Например, гидрофобные материалы используются в качестве кровельной черепицы и окон в архитектурной промышленности. Гидроизоляция текстиля также становится основным потенциальным применением гидрофобных материалов. Это связано с тем, что волокнистая структура текстиля может сохраняться, при этом субстрат остается воздухопроницаемым и комфортным в использовании. В морском транспортном средстве корпус корабля, который погружается в воду, часто подвержен биообрастанию под водой, при которой затраты на их эксплуатацию и техническое обслуживание высоки.Использование гидрофобного материала при изготовлении корпуса корабля может уменьшить эту проблему, поскольку уменьшение влажных зон может снизить вероятность того, что на поверхности обитают биологические организмы [1].

Несмотря на большие достижения в применении гидрофобных материалов, технологические проблемы все еще остаются. Помимо массового производства, необходимо также учитывать доступность и стоимость сырья, чтобы включить гидрофобные материалы в коммерческий продукт.Таким образом, в настоящее время ведутся многочисленные исследования с целью изучения дополнительных возможностей применения гидрофобного материала в будущем, включая получение более специализированных материалов.

Гидрофобный эффект конъюгированных химических веществ или лекарственных препаратов на биораспределение in vivo наночастиц РНК

Принадлежности Расширять

Принадлежность

• ¹ Фармацевтический колледж, Отделение фармацевтики и фармацевтической химии; Медицинский колледж, отделение физиологии и клеточной биологии; Дороти М.Научно-исследовательский институт сердца и легких Дэвиса; Комплексный онкологический центр NCI; и Центр нанобиотехнологии и наномедицины РНК, Государственный университет Огайо, Колумбус, Огайо.

Элемент в буфере обмена

Daniel L Jasinski et al. Hum Gene Ther.2018 Янв.

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Принадлежность

• ¹ Фармацевтический колледж, Отделение фармацевтики и фармацевтической химии; Медицинский колледж, отделение физиологии и клеточной биологии; Научно-исследовательский институт сердца и легких Дороти М. Дэвис; Комплексный онкологический центр NCI; и Центр нанобиотехнологии и наномедицины РНК, Государственный университет Огайо, Колумбус, Огайо.

Элемент в буфере обмена

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Накопление лекарств в печени или других органах — одна из основных проблем, которая приводит к токсичности и побочным эффектам при терапии с использованием химических веществ или других макромолекул.Было показано, что специально разработанные наночастицы РНК могут целенаправленно воздействовать на раковые клетки, заглушать онкогенные гены и останавливать рост рака с небольшим накоплением или без накопления в печени или других жизненно важных органах. Хорошо известно, что физические свойства наночастиц, такие как размер, форма и химический состав поверхности, влияют на биораспределение и фармакокинетические профили in vivo. В этом исследовании изучалось, как гидрофобность химических веществ, конъюгированных с наночастицами РНК, влияет на биораспределение in vivo. Более слабое накопление в органах наблюдалось для гидрофобных химических веществ после того, как они были конъюгированы с наночастицами РНК, что свидетельствует о способности РНК солюбилизировать гидрофобные химические вещества.Было обнаружено, что различные химические вещества, конъюгированные с наночастицами РНК, приводили к изменению гидрофобности РНК. Повышенная гидрофобность, вызванная химическими конъюгатами, привела к большему накоплению наночастиц РНК в жизненно важных органах мышей. Это исследование дает новый взгляд на то, как бороться с нерастворимостью лекарств, терапевтической токсичностью и выведением из органов при разработке лекарств.

Ключевые слова: Наночастицы РНК; биораспределение; нанобиотехнология; свойства наночастиц; Мотив пРНК 3WJ.

Заявление о конфликте интересов

P.G. финансируется Фондом CM Chen Foundation. П.Г. является консультантом Oxford Nanopore Technologies и Nanobio Delivery Pharmaceutical Co. Ltd, а также соучредителем Shenzhen P&Z Bio-medical Co. Ltd и ее дочерней компании US P&Z Biological Technology LLC. У остальных авторов нет конкурирующих финансовых интересов.

Цифры

Введение в трехходовое соединение (3WJ) и…

Введение трехкомпонентного соединения (3WJ) и конъюгация красителя. (A) Вторичная структура и последовательности pRNA-3WJ…

Введение трехкомпонентного соединения (3WJ) и конъюгация красителя. (A) Вторичная структура и последовательности pRNA-3WJ. (B) Изображения pRNA-3WJ с помощью атомно-силовой микроскопии с удлинениями 60 пар оснований от каждой спирали, чтобы показать общую форму. (C) Схема сборки флуоресцентно меченных наночастиц 3WJ. Цветные изображения доступны на сайте www.liebertpub.com/hum

3WJ в сборе и высокоэффективная жидкость…

3WJ сборка и анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). (A) Гели для сборки на основе природного полиакриламида…

3WJ сборка и анализ методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). (A) Гели для сборки природного полиакриламида из флуоресцентно меченных наночастиц 3WJ. (B) Ионно-парная обращенно-фазовая ВЭЖХ-хроматограмма флуоресцентно меченных наночастиц.

Наночастицы РНК солюбилизируют гидрофобные химические вещества.…

РНК растворяют гидрофобные химические вещества. Были нанесены на график три вида каждого флуорофора: флуорофор…

РНК растворяют гидрофобные химические вещества. Были нанесены на график три вида каждого флуорофора: только флуорофор, 3WJ-c-флуорофор и 3WJ-флуорофор для SulfoCy5.5 ( кружков, ), AlexaFluor700 ( треугольников, ) и Cy5.5 ( перевернутых треугольников, ).

Биораспределение у мышей. (A) Весь корпус…

Биораспределение у мышей. (A) Флуоресцентные изображения всего тела мышей, которым вводили флюор и…

Биораспределение у мышей. (A) Флуоресцентные изображения всего тела мышей, которым вводили флюоры и 3WJ-флюоры. (B) Изображения органов мышей, которым внутривенно вводили флюоры и 3WJ-флюоры. Цветные изображения доступны на сайте www.liebertpub.com/hum

Только флюор по сравнению с тканью из флюора 3WJ…

Сравнение тканей только Fluor и 3WJ-fluor. Сравнение легких (Lu) и печени (Li)…

Сравнение тканей только Fluor и 3WJ-fluor. Сравнение тканей легких (Lu) и печени (Li), собранных у мышей, которым вводили только флуорофоры или конъюгаты 3WJ-фтор через 4 и 8 часов. Цветные изображения доступны на сайте www.liebertpub.com/hum

Сравнение гидрофобности. (А) Участки…

Сравнение гидрофобности. (A) Графики значений гидрофобности корнетта вместе с прогнозируемыми значениями ClogP…

Сравнение гидрофобности. (A) Графики значений шкалы гидрофобности Корнетта вместе с предсказанными значениями ClogP аминокислот. (B) Значения ClogP были предсказаны для SulfoCy5.5 и их моно- и динуклеотидных производных, Cy5.5 и их моно- и динуклеотидных производных, а также моно-, ди- и тринуклеотидов.

Процитировано

• Самосборка четырех поколений дендримеров РНК для защиты от лекарств с контролируемым послойным высвобождением.

  Ли X, Vieweger M, Guo P. Ли X и др. Наноразмер. 2020 21 августа; 12 (31): 16514-16525. DOI: 10.1039 / d0nr02614j. Epub 2020 30 июл. Наноразмер. 2020. PMID: 32729600

• Наночастицы нуклеиновых кислот на перекрестке вакцин и иммунотерапии.

  Добровольская М.А. Добровольская М.А. Молекулы. 2019 17 декабря; 24 (24): 4620.DOI: 10,3390 / молекулы24244620. Молекулы. 2019. PMID: 31861154 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

• Настройка размера, формы и структуры наночастиц РНК для благоприятного воздействия на рак и иммуностимуляции.

  Го С, Сюй Ц, Инь Х, Холм Дж, Пи Ф, Го П. Guo S, et al. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2020 Янв; 12 (1): e1582. DOI: 10.1002 / wnan.1582. Epub 2019 27 августа. Wiley Interdiscip Rev Nanomed Nanobiotechnol. 2020. PMID: 31456362 Бесплатная статья PMC. Рассмотрение.

• Фото-контролируемое высвобождение паклитаксела и модельных лекарств из пирамид РНК.

  Сюй Ц., Ли Х, Чжан К., Бинзель Д.В., Инь Х, Чиу В., Го П. Xu C, et al. Nano Res. 2019 Янв; 12 (1): 41-48. DOI: 10.1007 / s12274-018-2174-х. Epub 2018 17 сентября. Nano Res.2019. PMID: 31258852 Бесплатная статья PMC.

• Доставка анти-miRNA для терапии тройного отрицательного рака молочной железы с использованием наночастиц РНК, нацеленных на маркер стволовых клеток CD133.

  Инь Х, Сюн Г, Го С, Сюй Ц, Сюй Р, Го П, Шу Д. Инь Х и др. Mol Ther. 2019 июл 3; 27 (7): 1252-1261. DOI: 10.1016 / j.ymthe.2019.04.018. Epub 2019 25 апреля. Mol Ther. 2019. PMID: 31085078 Бесплатная статья PMC.

Типы публикаций

• Научно-исследовательская поддержка, N.I.H., заочная форма

Условия MeSH

• Гидрофобные и гидрофильные взаимодействия
• Наночастицы * / химия
• Наночастицы * / метаболизм
• Наночастицы * / терапевтическое использование

LinkOut — дополнительные ресурсы

• Источники полных текстов

• Другие источники литературы

Недавний прогресс в понимании гидрофобных взаимодействий

Абстрактные

Мы представляем здесь краткий обзор прямых измерений силы между гидрофобными поверхностями в водных растворах.В течение почти 70 лет исследователи пытались понять гидрофобный эффект (низкая растворимость гидрофобных растворенных веществ в воде) и гидрофобное взаимодействие или сила (необычно сильное притяжение гидрофобных поверхностей и групп в воде). После многих лет исследований того, как гидрофобные взаимодействия влияют на термодинамические свойства таких процессов, как образование мицелл (самосборка) и сворачивание белков, в 1980-х годах стали появляться результаты прямых измерений сил между макроскопическими поверхностями.Сообщенные диапазоны притяжения между различными подготовленными гидрофобными поверхностями в воде выросли с первоначально заявленного значения 80–100 Å до значений вплоть до 3000 Å. Недавние усовершенствованные методы подготовки поверхности и комбинация измерений с помощью аппарата поверхностных сил с визуализацией с помощью атомно-силовой микроскопии позволили объяснить дальнодействующую часть этого взаимодействия (при расстоянии> 200 Å), которое наблюдается между определенными поверхностями. Мы предварительно пришли к выводу, что только короткодействующая часть притяжения (<100 Å) представляет собой истинное гидрофобное взаимодействие, хотя количественное объяснение этого взаимодействия потребует дополнительных исследований.Хотя наша методика измерения силы не позволяла собрать надежные данные при разделении <10 Å, ясно, что в этом режиме должна действовать некоторая более сильная сила, если измеренная кривая энергии взаимодействия должна экстраполироваться на измеренную энергию адгезии по мере приближения разделения поверхности ноль (т. е. когда поверхности входят в молекулярный контакт).

Еще в 1937 г. (1) исследователи осознали сложность проблемы низкого сродства неполярных групп к воде и постулировали энтропийное происхождение эффекта из-за его сильной температурной зависимости.В знаменательной статье Фрэнка и Эванса (2) была сделана первая попытка предоставить подробную теорию гидрофобного эффекта. Франк и Эванс описали молекулы воды, перестраивающиеся в микроскопический «айсберг» вокруг неполярной молекулы, и обсудили энтропийные последствия этого «замораживания». Несколько лет спустя Клотц (3) разработал общую теорию связи между двумя неполярными молекулами, а в 1959 году термин «гидрофобная связь» был введен Каузманном (4) для описания тенденции к адгезии между неполярными группами белков в водный раствор.Каузманн предположил, что эта связь, вероятно, является одним из наиболее важных факторов стабилизации определенных свернутых конфигураций в нативных белках.

Хотя термин гидрофобная связь все еще используется сегодня, еще в 1968 году некоторые исследователи начали возражать против этого описания гидрофобного взаимодействия (5). Использование слова «связь» было сочтено неуместным, учитывая, что притяжение между неполярными группами лишено каких-либо характерных черт, которые отличают химические связи от сил Ван-дер-Ваальса.Несмотря на споры о семантике того, какую терминологию использовать, до конца 1960-х годов существовала идея, основанная в основном на работе Танфорда, Каузмана, Немети и Шераги (4, –10), что существует гидрофобная связь, рассматривается как спонтанная тенденция неполярных групп присоединяться к воде, чтобы минимизировать их контакт с молекулами воды. Одним из наиболее озадачивающих аспектов гидрофобного эффекта при первом рассмотрении проблемы был тот факт, что большинство ученых привыкли думать о взаимодействиях и силах между частицами как о свойствах самих частиц, а не суспендирующей среде растворителя ( 11).В 1954 г. Кирквуд (12) отметил, что роль молекул воды в среднем притяжении между неполярными группами может быть больше, чем роль прямого ван-дер-ваальсова взаимодействия между этими группами (12).

Вещи начали меняться в начале 1970-х, когда начали развиваться вычислительные техники, такие как методы Пратта и Чендлера (13), и простая, но привлекательная модель гидрофобной связи уже не могла согласовываться с тем, что было известно о физические свойства разбавленных растворов гидрофобных молекул в воде.Например, эксперименты за это время показали, что свободная энергия пропорциональна площади гидрофобной поверхности (14, 15). Вычислительные методы в сочетании с применением белковой инженерии для непосредственного изучения роли гидрофобных аминокислотных остатков в сворачивании белка продолжают давать доказательства, противоречащие традиционной интерпретации гидрофобного эффекта (16). Совсем недавно, по мере развития теории неоднородных жидкостей, стало ясно, что нет необходимости использовать какую-либо специальную структуру для воды, чтобы предсказать, что «на границах раздела будут происходить странные вещи» (17).

Проявления гидрофобного эффекта

На рис. 1 показан ряд систем, которые в значительной степени опосредованы гидрофобным эффектом или гидрофобным взаимодействием. Несколько исследований относительно низкой растворимости неполярных растворенных веществ в воде (и наоборот) показали, что сила взаимодействия намного больше, чем можно было бы ожидать от классической «теории Лифшица» сил Ван-дер-Ваальса. Более поздние теории, пытающиеся объяснить низкую растворимость простого неполярного растворенного вещества в воде (рис.1 a ) существенно используют молекулярную структуру воды (13, –20). Однако точная форма и химическая структура молекул растворенного вещества также важны, поскольку структура воды может быть очень чувствительной к локальной структуре растворенного вещества (21–23).

Проявления гидрофобного взаимодействия и гидрофобного эффекта.К ним относятся низкая растворимость гидрофобных растворенных веществ (например, масла) в воде и наоборот ( a ), сильная адгезия между твердыми гидрофобными поверхностями ( b ), явления обезвоживания, приводящие к большому краю контакта ( c ). ), гидрофобные загрязняющие вещества или загрязняющие вещества, адсорбированные на границе раздела воздух-вода ( d ), образование мицелл ( e ), сворачивание белка ( f ) и поток через гидрофобные поверхности, что приводит к наблюдаемой длине скольжения в твердом и жидкая граница раздела ( г ).Длина проскальзывания b приблизительно связана с толщиной обедненного слоя δ через b ≈ 50δ (122).

Гидрофобное взаимодействие можно качественно понять как взаимодействие, которое вызывает агрегацию или кластеризацию гидрофобных фрагментов. Это взаимодействие проявляется многими обычно наблюдаемыми способами. Помимо низкой растворимости неполярных растворенных веществ в воде, гидрофобное взаимодействие отвечает за значительную работу адгезии между твердыми гидрофобными поверхностями (рис.1 b ) и является причиной быстрой коалесценции или флокуляции, которая обычно наблюдается в коллоидных системах гидрофобных жидких капель или твердых частиц. Гидрофобный эффект также можно увидеть в тонких пленках воды, обезвоживающих гидрофобные субстраты, в результате чего образуется капля с большим краевым углом смачивания (рис. c ) (24–27) и тем фактом, что поверхность раздела воздух-вода без покрытия (воздух является «гидрофобным») легко адсорбирует гидрофобные частицы и загрязняющие вещества (поверхностно-активные вещества, полимеры и белки), которые присутствуют в атмосфере или рассеиваются в ней. вода (рис.1 д ) (28).

Ряд процессов самосборки управляется гидрофобным взаимодействием, включая образование мицелл (рис. e ), везикулы и бислои (29, 30) и сворачивание белка (рис. f ) (4, 31). Скорость сворачивания белка остается очень активной областью исследований и стала одной из основных мотиваций для развития понимания гидрофобного взаимодействия в масштабах молекулярной длины, как это было со времени пионерской работы Каузмана (4) и Танфорда ( 32).

рисунок 1 г представляет собой схематическое изображение воды, протекающей через гидрофобный канал. Для гидрофильных поверхностей или стен соблюдается классическое граничное условие без проскальзывания (длина проскальзывания b = 0) вплоть до контакта ( D = 0), но для гидрофобных стен длина проскальзывания b , как сообщается, составляет быть ненулевым. В доступной в настоящее время литературе сообщается о широком диапазоне измеренных длин проскальзывания от <20 нм до> 1 мкм, полученных с помощью множества различных методов, включая измерения поверхностных сил (SFA) и измерения потока в микроканале (33–48).Большой разброс результатов свидетельствует о том, что происхождение этой длины проскальзывания до сих пор не совсем понятно. Сложности возникают при сравнении экспериментальных результатов, которые включают «степень гидрофобности» поверхностей (как определено измерениями краевого угла), влияние шероховатости поверхности и скорости сдвига, а также возможное наличие слоя газа или воды с пониженной плотностью толщина δ на гидрофобной границе твердое тело – жидкость (рис. г ), что также влияет на силы между поверхностями (обсуждаются ниже).Большинство экспериментов обнаруживают длину проскальзывания в несколько десятков нанометров (43, 46, 47), что немного больше, чем предсказания численного моделирования (49).

Несмотря на значительный объем информации, полученной в результате этих исследований, они не обеспечивают силовой закон (профиль «сила-расстояние» или «энергия-расстояние») гидрофобного взаимодействия. Одним из самых мощных инструментов для изучения гидрофобности является прямое измерение силы между двумя гидрофобными поверхностями или молекулярными группами.До сих пор такие измерения были сосредоточены на взаимодействиях между макроскопическими или микроскопическими (но не наноскопическими) поверхностями, и следует отметить, что не было никаких указаний на то, что взаимодействия между макроскопическими гидрофобными поверхностями и между небольшими гидрофобными растворенными веществами или молекулярными группами должны быть количественными. то же самое (т. е. что закон силы «попарно аддитивен»). Отсутствие парной аддитивности снова отражает тот факт, что дискретных гидрофобных «связей» не существует.

Прямое измерение сил между гидрофобными поверхностями

Несмотря на большое количество исследований, проведенных за последние 20 лет, глубокое и количественное понимание происхождения и природы взаимодействия между гидрофобными поверхностями через воду и водные растворы остается труднодостижимым.Происхождение сильного и часто дальнодействующего притяжения между гидрофобными поверхностями было предметом значительного объема работ, однако в настоящее время не существует единой теории, которая могла бы охватить все экспериментальные результаты, которые сами по себе часто противоречат друг другу. Спустя годы после первоначальных экспериментов, проведенных Израэлачвили и Пашли в 1982 году (50, 51), становилось все более очевидным, что гидрофобная сила является более сложной, чем первоначально предполагалось. Любую попытку понять гидрофобное взаимодействие усложняет тот факт, что разные экспериментальные методы измерения силы и разные методы гидрофобизации приводят к разным измеряемым притяжениям.

На рис. 2 показаны характерные силовые кривые, полученные с использованием трех различных методов гидрофобизации (и измеренные с помощью трех разных методов). Как обсуждалось в обзоре Christenson и Claesson (52), подавляющее большинство сил, измеряемых между гидрофобными поверхностями, попадает в одну из трех показанных категорий. Рис. 2 a демонстрирует типичное взаимодействие между гладкими, стабильными, «хемосорбированными» гидрофобными поверхностями (53–56). Для этой системы притяжение не измеряется при приближении до тех пор, пока поверхности не «прыгают» в контакт с расстояния D _J <170 Å.Рис. 2 b показывает типичную силовую кривую для «физадсорбированных» поверхностей поверхностно-активного вещества, либо монослоев, осажденных по Ленгмюру-Блоджетт (LB), либо самоорганизующихся монослоев (54, 57–65). Эта система обычно демонстрирует силу притяжения, которая является дальнодействующей и биэкспоненциальной, причем дальнодействующая часть имеет длину затухания, отличную от ближней. Третий тип системы, показанный на рис. c , в случае многих химически силанированных поверхностей с большим углом смачивания.Такие поверхности демонстрируют силовую кривую с резкими ступенями, которые обычно интерпретируются как обусловленные существовавшими ранее мостиковыми нанопузырьками, которые также отображаются с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) (66–77).

Типичные кривые силы, измеренные между поверхностями, гидрофобизированными тремя различными методами. ( a ) Типичное притяжение на коротких расстояниях между устойчивыми поверхностями.[Воспроизведено с разрешения исх. 54 (Copyright 1995, Американское химическое общество).] ( b ) Биэкспоненциальное притяжение на больших расстояниях между физадсорбированными или самоорганизующимися поверхностями поверхностно-активного вещества. ( c ) Ступенчатые кривые силы, указывающие на перекрытие нанопузырьков. [Воспроизведено с разрешения исх. 73 (Авторское право 1994 г., Американское химическое общество).]

Сужение области потенциальных моделей для объяснения притяжения между гидрофобными поверхностями осложняется трудностями в определении соответствующих параметров.Опубликованы, казалось бы, противоречивые данные о влиянии ионов электролита (59, 62, 73, 78–81) и температуры (82, 83). Тем не менее, удаление растворенного газа снижает диапазон притяжения, а также его величину, но только на больших расстояниях (81, –87). Также было показано, что удаление растворенного газа увеличивает устойчивость коллоидов (88) и эмульсий (89–92) к агрегации. Чрезвычайно дальнодействующие притяжения, измеренные между гидрофобной и гидрофильной поверхностями (93–97), также подняли вопросы о происхождении эффекта.На рис. 3 показаны эффекты деаэрации (удаления растворенного газа) (рис. 3). a ), увеличивая концентрацию одновалентного электролита (ионную силу) (рис. b ) и асимметрии (гидрофобно-гидрофильная система) (рис. c ), где в каждом случае «гидрофобная поверхность» представляла собой физисорбированный монослой двухцепочечного поверхностно-активного вещества диоктадецилдиметиламмонийбромида на слюде, в котором фрагмент DODA ⁺ (диоктадецилдиметиламмоний) адсорбируется на отрицательно заряженной поверхности слюды.Все данные были получены с использованием метода «динамического SFA», как описано в ссылках. 98 и 99, в которых расстояние между поверхностями регистрируется в реальном времени, когда поверхности сводятся вместе с постоянной скоростью движения. Эти данные затем могут быть использованы для расчета силы F ( D ), действующей между поверхностями на расстоянии D . Во всех представленных здесь результатах предполагалось граничное условие прилипания. Если бы на поверхности происходило скольжение ( b > 0), предположение о граничном условии прилипания ( b = 0) привело бы к расчетной силе, которая будет более привлекательной при малых расстояниях.

Влияние деаэрации ( a ), соли ( b ) и асимметрии (гидрофобно-гидрофильное взаимодействие) ( c ) на взаимодействие между поверхностями слюды, покрытой DODA. ( Верхний ) Кривые зависимости расстояния от времени. ( Нижний ) Кривые зависимости силы от расстояния для той же системы.

Для справки, каждая панель рис. 3 показывает силу, измеренную между двумя поверхностями, покрытыми DODA, в чистой (недеаэрированной) воде, представленной синими кружками. В этой системе поверхности начинают ускоряться от кривой F ( D ) = 0 (без молекулярной силы) при разделении поверхностей D ≈ 450 Å, что указывает на начало действия силы притяжения. На расстоянии всего> 200 Å вступает во владение значительно более сильная сила, и поверхности начинают свой прыжок в соприкосновение.Рис. 3 a , мы видим влияние деаэрации на эту систему. Как ранее сообщалось для этой системы (87), удаление растворенного газа устраняет только дальнодействующую часть силы. В данных о расстоянии от времени эффект деаэрации можно увидеть по кривой деаэрации, отклоняющейся от кривой F ( D ) = 0 при D ≈ 250 Å, а не на удвоенном расстоянии, и Кривая зависимости силы от расстояния, притяжение в деаэрированном корпусе выглядит намного ближе.Примечательно, однако, что две силовые кривые проходят почти идентичный путь на последних 100 Å перед контактом. Этот результат согласуется с тем, что наблюдается во всей литературе: удаление растворенного газа влияет только на дальнодействующую часть силы притяжения, оставляя ближнюю силу неизменной. Было высказано предположение, что эффект деаэрации является результатом связанного с этим увеличения pH раствора, а не прямым результатом отсутствия растворенного газа (100). Это увеличение pH увеличивает отталкивание двух слоев и, таким образом, приводит к очевидному снижению (гидрофобного) притяжения.

Практически идентичные силы, измеренные в аэрированной и деаэрированной воде при разделении поверхностей <100 Å, распространяются на весь путь до контакта ( D = 0). Таким образом, измеренные силы сцепления F _и , необходимые для отделения поверхностей от контакта с клеем, одинаковы в обоих случаях, со значениями F _ad / R ≈ −600 мН / м. Эти значения соответствуют межфазной энергии (натяжению), заданной уравнением Джонсона – Кендалла – Робертса (JKR) (101), что немного выше ожидаемого термодинамического значения для межфазного натяжения границы раздела углеводород-вода ≈50 мДж / м ² .

Один из примеров результата введения электролитов в систему показан на рис. 3. б . Опубликованные результаты по воздействию электролитов значительно различаются. Хотя некоторые исследователи сообщили об уменьшении диапазона и / или величины притяжения между гидрофобными поверхностями в растворах электролитов (59, 62, 79, 96, 102), другие сообщили об отсутствии заметного эффекта (54, 55, 81), а третьи сообщили об увеличении измеренного притяжения и адгезии (103, 104).Эти противоречивые результаты дают дополнительные примеры того, как методы поверхностной гидрофобизации играют важную роль. Для поверхностей DODA в 1 мМ NaNO ₃ наши измерения SFA (рис. b ) показывают, что поверхности испытывают легкое отталкивание всего на> 250 Å, прежде чем они начнут переходить в контакт с расстояния всего <150 Å. Интересно отметить, что когда нормализованная кривая силы, F ( D ) / R , в растворе электролита вычитается из кривой в чистой воде, результирующая кривая является чисто экспоненциальной с длиной затухания λ = 92 Å, ожидаемая длина дебая для 1 мМ NaNO ₃ .Это согласие указывает на то, что дальнодействующее притяжение обусловлено двухслойными силами.

Взаимодействие между гидрофобной (слюда, покрытой поверхностно-активным веществом) и гидрофильной (голая слюда) поверхностью показано на рис. с . Опять же, в соответствии с ранее опубликованными отчетами об аналогичных «асимметричных» системах (93–97), при объединении двух поверхностей притяжение возникает с гораздо большего расстояния ( D, ≈ 1,250 Å), чем в симметричном случае ( D ≈ 450 Å), за которым следует большее расстояние «прыжка» и более сильная сила ближе.Всегда было трудно найти удовлетворительное объяснение более сильного притяжения между гидрофобной и гидрофильной поверхностью, чем между двумя гидрофобными поверхностями, но недавние исследования, включающие АСМ-визуализацию, смогли объяснить этот эффект, а также другие ранее загадочные наблюдения. На рис. 4 показаны АСМ-изображения физадсорбированного (осажденного LB) слоя DODA на слюде (94) (рис. а ), слой бромида цетилтриметиламмония, самоорганизующийся на слюде (95) (рис.4 b ) и гидрофобная стеклянная поверхность, предположительно покрытая тонким слоем пузырьков (71) (рис. с ). Хотя поверхности, показанные на рис. 4 a и b оба были гладкими гидрофобными монослоями на воздухе, неоднородные бислои появились вскоре после того, как поверхности были погружены в воду. Из-за отрицательного заряда чистой слюды и положительного заряда головных групп поверхностно-активного вещества DODA ⁺ и CTA ⁺ (цетилтриметиламмоний) результирующие силы как в LB, так и в самоорганизующемся монослое являются притяжениями на большие расстояния. из-за электростатики, а не гидрофобности, возникающей из-за притяжения между положительно заряженными двухслойными пятнами и отрицательно заряженными слюдяными поверхностями или отверстиями на противоположной поверхности (94, 95).Рис. 4 c показывает AFM-изображение субмикроскопических, как сообщается, существовавших ранее нанопузырьков пара на гидрофобной поверхности. Поскольку каждый пузырек перекрывает две гидрофобные поверхности, возникает притягивающая капиллярная сила. Такой механизм будет создавать очень длинные ступенчатые кривые силы, такие как те, что показаны на рис. с .

АСМ-изображения гидрофобных поверхностей, полученных разными методами, в различных водных растворах. Показаны гидрофобные поверхности под водой, полученные LB-осаждением DODA на слюде ( a ) и самосборкой бромида цетилтриметиламмония на слюде ( b ). [ b воспроизведено с разрешения исх. 95 (Copyright 2005, Американское химическое общество).] ( c ) Нанопузырьки на гидрофобной стеклянной подложке. [Воспроизведено с разрешения исх.71 (Copyright 2002, Американское химическое общество).]

За последние 20 лет было опубликовано бесчисленное количество статей, касающихся возможных объяснений гидрофобного взаимодействия. В предлагаемых моделях использовались энтропийные эффекты, обусловленные молекулярной перестройкой воды вблизи гидрофобных поверхностей (13, 51, 57, 105), электростатическими эффектами (106, 107), коррелированными флуктуациями заряда (108, 109) или коррелированными дипольными взаимодействиями (96), перекрытие субмикроскопических пузырьков (66, 70–73, 77, 110, 111) и кавитация из-за метастабильности промежуточной жидкости (60, 61, 85, 91, 112–117).Схемы некоторых из этих моделей показаны на рис. 5.

Возможные механизмы дальнего притяжения между гидрофобными поверхностями. ( a ) Хотя слой истощения существует рядом с гидрофобной поверхностью, диапазон толщины этого слоя обычно составляет всего от одной до двух молекул воды, что позволяет предположить, что должна действовать только сила ближнего действия.( b ) Присутствие гидрофобного растворенного вещества (или иона) также влияет на локальную ориентацию окружающих молекул воды, эффект, который может распространяться на многие молекулярные слои в объеме. ( c и d ) Локальные флуктуации заряда на одной поверхности могут влиять на плотность заряда противоположной поверхности, вызывая притягивающее электростатическое взаимодействие на большие расстояния, подобное тому, которое наблюдается с неоднородными бислоями. ( e ) Когда нанопузырьки присутствуют на гидрофобных поверхностях, они могут слипаться, что приводит к привлекательному давлению Лапласа в большом диапазоне.

Ни одна из существующих моделей не кажется способной объяснить гидрофобное взаимодействие во всем диапазоне наблюдаемых расстояний, условий раствора, методов гидрофобизации, шероховатости и текучести поверхности, а также «гидрофобности» определенных химических групп. Некоторые исследователи предположили возможность того, что дальнодействующее притяжение, наблюдаемое во многих экспериментах, на самом деле является комбинацией дальнодействующей силы из-за множества системно-зависимых, негидрофобных (или лишь косвенно гидрофобно-зависимых) эффектов и короткого действия. диапазон, истинно гидрофобное взаимодействие (63, 118, 119).С помощью АСМ изображения (рис. 4) недавно было выяснено происхождение дальнодействующего ( D > 200 Å) притяжения между поверхностями, гидрофобизированными различными методами. Как показано на рис. 5 d , молекулярная перестройка в неоднородные бислои (двухслойные островки или непрерывные бислои с дырками) теперь, по-видимому, ответственна за дальнодействующее притяжение в случае многих LB-осажденных и самоорганизующихся поверхностей (94, 95). Уже в 1997 году Кристенсон и Яминский (119) отметили очевидную корреляцию между гистерезисом краевого угла смачивания и существованием дальнодействующего притяжения между гидрофобными поверхностями, наблюдение, которое согласуется с механизмом этой силы, который включает значительные молекулярные перестройки, когда первоначально гидрофобная поверхность контактирует с водой.Другой пример, в котором АСМ дало новое понимание происхождения дальнодействующей силы, измеренной между гидрофобными поверхностями, заключается в идее, что нанопузырьки могут быть ответственны за ступенчатое притяжение между многими высокогидрофобными (например, силанированными) поверхностями. Формирование таких пузырьков на гидрофобных поверхностях потребовало бы поверхностных дефектов, на которых пузырьки могли бы зародиться. Эдерт и Лидберг (118) пришли к выводу, что диапазон «истинного» гидрофобного взаимодействия составляет <200 Å после наблюдения дальнодействующего взаимодействия, которое, по-видимому, было результатом образования мостиковых нанопузырьков и вообще не связано напрямую с гидрофобностью поверхностей.Единственная сила, существующая между всеми типами гидрофобных поверхностей, остается ближним ( D <200 Å) притяжением.

Для исследования сил, действующих на близком расстоянии, без возможности осложнений, которые могут вызвать эффекты дальнего действия, подобные тем, которые обсуждались выше, требуются гидрофобные поверхности, которые должны быть гладкими, сплошными, без дефектов, на которых могут образовываться нанопузырьки, и стабильными. в воде. Одна такая система была ранее описана Вудом и Шармой (54, 55, 120) с использованием хемосорбированных монослоев октадецилтриэтоксисилана (ОТЕ) на активированной слюде, результаты которой показаны на рис.2 а . Используя метод скачка, исследователи смогли определить, что скачок произошел на некотором расстоянии <170 Å, но не смогли определить точное значение D _J или измерьте силы во время прыжка (ниже D _J ) из-за экспериментальных ограничений этого метода. Использование аналогичной подготовки поверхности ^§ и метод динамической SFA, мы измерили силы и адгезию между поверхностями OTE, которые удовлетворяют всем вышеперечисленным критериям, включая стабильность, о чем свидетельствует гистерезис малого угла смачивания (θ _a = 110 °, θ _r = 93 °).

Измеренные силы (рис. 6) воспроизводились от первого прогона до всех последующих прогонов, независимо от количества времени между прогонами. Находим (ср. Рис. 6 b ), что для D > 150 Å притяжение мало или отсутствует, и что только на расстояниях <100 Å измеренная сила сливается со всеми ранее измеренными силами. Интересно, что средняя измеренная адгезия, F _ad / R = 1,100 ± 50 мДж / м ² , значительно выше, чем значение ≈500 мН / м, ожидаемое из теории Джонсона – Кендалла – Робертса (JKR) (уравнение.1) для гидрофобных поверхностей в воде, для которых γ _i = 45–54 мДж / м ² . Однако по полосам одинакового хроматического порядка было отмечено, что диаметр контакта со временем увеличивался, обычно увеличиваясь на одну треть от первоначального значения контакта в течение приблизительно первых 60 с после контакта. Согласно теории JKR, это увеличение площади означает, что γ _i увеличилась в ≈2,4 раза после первоначального контакта и что начальное значение было ≈465 мДж / м ² , что соответствует γ _i = 49 ± 3 мДж / м ² , что находится в пределах ошибки ожидаемого термодинамического значения.Рис. 6 c также показывает экспоненциальное соответствие измеренного притяжения за последние 125 Å перед контактом. Подгонка хороша до D ≈ 10 Å, но ясно, что экспоненциальное притяжение не распространяется вниз до контакта: измеренные (и рассчитанные) адгезии значительно выше, чем предсказано любой экстраполированной аппроксимацией экспоненциальной силы, поскольку показаны пунктирными линиями на рис. с .

Типичные данные для сил между поверхностями ОТЕ, нанесенными на активированную слюду. ( a и b ) Данные зависимости расстояния от времени ( a ) и силы от расстояния ( b ) для системы OTE по сравнению с данными в системе DODA. ( b Врезка ) Кривая силы в логарифмическом масштабе. ( c ) Кривая силы аппроксимируется экспоненциальной функцией, построенной вместе с измеренными и рассчитанными значениями адгезии.

Точки данных силовых кривых на рис. 6 показаны на расстоянии ≈10 Å с расстоянием скачка D . _J = 130 Å. Как отмечалось выше, анализ силовых кривых для хемосорбированных поверхностей OTE по сравнению с таковыми для физадсорбированных поверхностей DODA в тех же условиях показывает, что на последних 100 Å притяжения почти идентичны. Это открытие представляет собой убедительное свидетельство идеи о том, что именно этот режим короткого действия представляет собой истинное гидрофобное взаимодействие.Видно, что притяжение в этом диапазоне экспоненциально до расстояний до 10 Å, ниже которого наблюдается явное начало действия значительно более сильной силы притяжения.

В этой системе также наблюдалась спонтанная кавитация пара и растворенного газа, начинающаяся сразу после контакта и быстро увеличивающаяся со временем, как показано вместе с соответствующей схемой на рис. 7. Такая «капиллярная конденсация» пара ожидается в ситуациях, когда угол смачивания составляет> 90 °.Видно, что при разделении поверхности самопроизвольно отрываются от контакта на большое расстояние, при этом паровые полости сжимаются в один большой паровой мостик (рис. f ). Поскольку поверхности разделены на несколько микрометров, эта полость исчезает в течение нескольких секунд, и при последующих подходах не наблюдается скачков показателя преломления в полосах одинакового хроматического порядка, указывающих на задержавшиеся пузырьки. О самопроизвольной кавитации при контакте ранее сообщалось в случае фторуглеродных поверхностей (60), а затем и между поверхностями OTE (54), и это явное указание на высокогидрофобную природу поверхностей.АСМ-изображение этих поверхностей ОТЕ в воздухе показало гладкий слой на больших площадях (среднеквадратичная шероховатость ≈ 5 Å), но получение изображений под водой было затруднено из-за больших углов смачивания, что привело, как и следовало ожидать (121), к образованию паровые полости между высокогидрофобной поверхностью и умеренно гидрофобным наконечником АСМ. Затем вновь образованные пузырьки прикреплялись к наконечнику АСМ, что делало невозможным получение изображений.

Бахромчатые изображения равного хроматического порядка и сопутствующие схемы самопроизвольной кавитации при соприкосновении поверхностей ОТЕ. ( a — e ) Кавитация начинается после контакта и со временем увеличивается. ( f ) Единственная большая полость, которая остается после разделения.

Выводы

В представленной здесь работе мы суммировали предыдущие работы по гидрофобному эффекту и гидрофобному взаимодействию с акцентом на прямые измерения сил между макроскопическими гидрофобными поверхностями.Благодаря сочетанию формирования изображений AFM с прямыми измерениями силы (с использованием SFA или AFM) в последние годы было получено понимание происхождения измеряемого дальнего притяжения между гидрофобными поверхностями. В случае поверхностей физадсорбированных поверхностно-активных веществ эта комбинация методов показала, что дальнодействующее притяжение происходит из-за молекулярных перестроек, приводящих к электростатическому взаимодействию между (гидрофильными) поверхностями с участками как положительного, так и отрицательного заряда.В случае некоторых химически силанированных поверхностей дальнодействующее ступенчатое притяжение может быть вызвано субмикроскопическими нанопузырьками. В обоих случаях наблюдаемое дальнодействующее притяжение лишь косвенно связано с гидрофобностью поверхностей. С другой стороны, гладкие, стабильные поверхности ОТЕ не проявляют такого дальнодействующего притяжения при расстояниях> 150 Å. Во всей литературе притяжение на коротком расстоянии является единственной силой, наблюдаемой между всеми типами гидрофобных поверхностей, и мы сообщаем здесь, что силы как в системе ОТЕ, так и в системе физадсорбированной DODA почти идентичны на последних 100 Å.Эта сила приблизительно экспоненциальна в ограниченном режиме до ≈10 Å. Хотя наша методика измерения силы не позволяла собрать надежные данные на расстоянии <10 Å, ясно, что в этом режиме должна действовать некоторая более сильная сила, если сила, приближающаяся к нулю, D должна экстраполироваться на силу адгезии.

Было много дискуссий о двух режимах измерения силы между гидрофобными поверхностями: дальнодействующее притяжение на расстоянии> 200 Å, которое больше связано с методами подготовки поверхности, чем с гидрофобностью поверхностей, и ближнее притяжение на разделения <200 Å, что, как считается, содержит больше информации об истинном гидрофобном взаимодействии.Представленные здесь данные показывают, что на самом деле может существовать другой режим, который следует учитывать, <10 Å, в котором действует некоторая сила, более сильная, чем экспоненциальная сила притяжения на больших расстояниях.

Связь между гидрофобными силами, действующими между гидрофобными молекулами растворенного вещества и между макроскопическими гидрофобными поверхностями, является предметом значительного интереса в течение десятилетий. Хотя можно было бы ожидать, что эти два взаимодействия имеют общее происхождение, до сих пор не было простого способа количественно связать эти силы (например, в терминах парного аддитивного потенциала взаимодействия).

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом Национального научного фонда DMR05-20415 и грантом Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства NAG3-2115.

Сноски

• ^‡ Кому следует направлять корреспонденцию. Электронное письмо: Джейкоб {ат} engineering.ucsb.edu

• Этот вклад является частью специальной серии инаугурационных статей членов Национальной академии наук, избранных 20 апреля 2004 г.

• Вклад авторов: E.E.M. и J.I. спланированное исследование; E.E.M. проведенное исследование; E.E.M. и J.I. проанализированные данные; и E.E.M., K.J.R. и J.I. написал газету.

• Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

• См. Сопроводительный профиль на странице 15736.

• ↵ ^§ Монослои ОТЕ были приготовлены методом LB-осаждения.Вся стеклянная посуда, которая контактировала с ОТЕ, была очищена с помощью реагента Nochromix (Fisher Scientific, Питтсбург, Пенсильвания). Поверхность слюды обрабатывалась плазмой воды аргона [10 мин при 450 мторр (1 торр = 133 Па)] непосредственно перед напылением. ОТЕ пропускали через политетрафторэтиленовый фильтр 0,2 мкм (Fisher Scientific) в смесь хлороформ: метанол 95: 5 с получением раствора с концентрацией 2 мг / мл для распределения для осаждения. Этот раствор наносили на субфазу воды Milli-Q (Millipore, Billerica, MA), pH которой сначала доводили до 2 путем добавления азотной кислоты.Осаждение производилось при давлении 30 мН / м, после чего образцы сушились в потоке чистого воздуха в течение 15 мин. Затем образцы перед использованием запекали в вакуумной печи при 100 ° C в течение 2 часов. Монослой одновременно наносили на образец слюды во время каждого осаждения, и на этих образцах для испытаний на воздухе выполняли АСМ в режиме постукивания, чтобы определить фактическую шероховатость поверхностей, используемых в каждом эксперименте.

• Сокращения:

  AFM,

  атомно-силовая микроскопия;

  SFA,

  аппарат поверхностных сил;

  LB,

  Langmuir – Blodgett;

  DODA,

  диоктадецилдиметиламмоний;

  ОТЕ,

  октадецилтриэтоксисилан.

• © 2006 Национальная академия наук США

Гидрофобный — определение и примеры

Гидрофобный
прил.
/ haɪdɹəˈfəʊbɪk /
Отсутствие сродства к воде; не растворим в воде; отталкивая воду. Примером может служить гидрофобный лист лотоса, отталкивающий воду.

Боязнь смешивания или реакции с водой при заданном наборе параметров реакции часто обозначается как гидрофобный . В общих науках способность вещества отталкивать воду называется гидрофобностью .

Что означает гидрофобный? Слово гидрофобность произошло от двух греческих слов: « hydro », что означает «вода», и « phobos », что означает «страх». Следовательно, вещества, которые часто проявляют свойство гидрофобности, известны как гидрофобные вещества.

Что делает молекулу гидрофобной? Эти типы молекул неполярны. А именно, неполярные молекулы не имеют тенденций иметь отдельные заряды, следовательно, не образуются положительные и отрицательные полюсы.Более того, можно сделать вывод, что электрические заряды в неполярных молекулах равномерно распределены по всей молекуле. Ученые очень хорошо продемонстрировали, что «подобное растворяется в подобном». Следовательно, гидрофобные вещества смешиваются с неполярными жидкостями, которые в основном являются органическими растворителями. Гидрофобна ли вода? Здесь стоит упомянуть, что вода полярна, поэтому связь между водой и гидрофобными молекулами очень мала. Помимо гидрофобных материалов, в литературе упоминается несколько супергидрофобных материалов [1].

Супергидрофобные материалы обычно имеют угол контакта с водой более 150 градусов и, следовательно, они сопротивляются смачиванию (способность жидкости поддерживать контакт с твердой поверхностью). Однако супергидрофобность молекул не упоминается как химическое свойство вещества, а является результатом межфазного натяжения. Форма, которую образуют капли воды на гидрофобных материалах, называется эффектом лотоса . Наиболее распространенные примеры эффекта лотоса можно легко увидеть как появление капель воды на поверхности листьев лотоса, и это также используется в текстильной промышленности для целей самоочистки [2].

Примеры гидрофобных веществ

Различные гидрофобные вещества можно найти как в бытовом, так и в промышленном секторах. Алканы, масла, жиры, жирные соединения и большинство органических соединений являются гидрофобными по своей природе.Применения гидрофобных веществ включают удаление нефти из водных растворов, борьбу с разливами нефти и процесс химического разделения для отделения неполярных элементов от полярных. Очень часто наблюдается, что когда масло или жиры смешиваются с водой, образуются два отдельных слоя, которые не смешиваются друг с другом из-за того, что вода полярна, а жиры и гуси неполярны, особенно гидрофобны.

Примеры гидрофобности можно найти как у животных, так и у растений. Многие растения являются гидрофобными по своей природе, что свидетельствует о наличии гидрофобных покрытий на поверхности листьев. Основная задача покрытия — избежать адсорбции воды и дождя листьями, которые в основном прерывают поступление питательных веществ. У растений поток нитритов основан на потоке воды от корней к листьям. Следовательно, если поверхность листьев негидрофобна, процесс осмоса и, следовательно, осмотическое давление будут нарушены, что сильно повлияет на питание растений.Явление гидрофобности на листе лотоса продемонстрировано на рис. 1. Кроме того, изображение микропапилл на листе лотоса, полученное с помощью СЭМ, также показано на том же рисунке, что и части (b) и (c).

У птиц процесс гидрофобности не менее важен. Гидрофобная природа тела и перьев птиц предотвращает проникновение воды в их тела, что позволяет избежать чрезмерного набора веса и помогает им плавно летать.

Гидрофобные и гидрофильные вещества

Что такое гидрофильные? Гидрофильные вещества — это водолюбивые молекулы, полярные по своей природе.Они легко растворимы в воде, и примерами таких веществ являются сахар, соль, крахмал и целлюлоза. Степень, в которой поверхность гидрофильных молекул притягивает молекулы воды, называется гидрофильностью . С другой стороны, гидрофобные, как объяснялось ранее, являются водоотталкивающими и, следовательно, из-за своей неполярной природы не смешиваются с водой. -Ch4, -Ch3-Ch4, -R-C6H5 и C2h3 являются одними из наиболее распространенных химических групп, обнаруживаемых в гидрофобных веществах, в то время как -OH, -COO- и -NH- являются некоторыми химическими соединениями, обнаруженными в гидрофильных веществах.

Гидрофобный и липофильный

Часто можно увидеть, что такие термины, как гидрофобный и липофильный, объединяются, но эти два слова демонстрируют очень разные концепции. Гидрофобные вещества — это водоотталкивающие вещества, а липофильные — жиролюбивые молекулы. В различной литературе можно увидеть, что большинство гидрофобных веществ являются липофильными по природе, за исключением силиконов и фторуглеродов.

Гидрофобные взаимодействия

Отношения между водой и гидрофобами хорошо описаны в контексте гидрофобных взаимодействий.Относительное смешивание воды с жиром — очень удобный пример такого взаимодействия. Термодинамика гидрофобных взаимодействий гласит, что когда гидрофобное вещество падает в водную среду, водородные связи в молекуле воды разрываются, освобождая место для гидрофобного вещества, но это не означает, что молекула воды будет реагировать с гидрофобными материалами. Более того, для разрыва прочной водородной связи в систему необходимо подводить тепло, и, таким образом, реакция является эндотермической. Новые водородные связи образуют ледяную клеточную структуру, известную как клатратная клетка, вокруг поверхности гидрофоба.Такая ориентация клатратной клетки делает систему более структурированной, а общая энтропия (мера беспорядка) системы снижается. Кроме того, сила гидрофобных взаимодействий зависит от температуры, количества атомов углерода, присутствующих в гидрофобе, а также формы и размеров гидрофобной молекулы [3].

Биологическое значение гидрофобных взаимодействий

Гидрофобные взаимодействия очень важны в сворачивании белка, что делает его стабильным и биологически активным.Взаимодействия дадут возможность белку уменьшить свою поверхность и избежать нежелательных взаимодействий с молекулой воды. Точно так же фосфолипидные двухслойные мембраны, присутствующие в каждой клетке человеческого тела, также зависят от гидрофобных взаимодействий для их выживания и оптимального функционирования.

Преимущества гидрофобов

Использование гидрофобных веществ в бытовых и промышленных целях дает множество преимуществ. Гидрофобы обычно представляют собой поверхностные материалы с низким энергопотреблением, которые сопротивляются смачиванию и обладают улучшенной коррозионной стойкостью.Такие вещества используются для усовершенствованных приборов обнаружения влажности и для предотвращения попадания влаги в трубки с обогревом и системы передачи аналитических проб. Кроме того, гидрофобы также используются в системах медицинской диагностики ВЭЖХ, улучшенных разделении и коррозионной стойкости. Точно так же гидрофобные поверхности используются в красках против биообрастания для обуви, рафинировании металлов, пятно-устойчивых тканях, разделении масла и воды, в текстильной промышленности и производстве огнестойкой и водонепроницаемой одежды [4].

Измерение гидрофобности

Гидрофобность может быть измерена с помощью различных аналитических методов, таких как хроматография гидрофобного взаимодействия , измерение угла смачивания и измерение розового и бенгальского . Здесь стоит упомянуть, что идентификация групп, присутствующих в частице, очень важна при измерении гидрофобности. Самый частый метод, который использовался для расчета гидрофобности поверхности, — это расчет краевого угла смачивания между каплями воды и самой поверхностью.Контактный угол более 90 градусов обычно поддерживается каплей воды, текущей по гидрофобной поверхности, и сохраняет сферическую форму. Более того, супергидрофобные материалы обладают относительно большим углом смачивания, превышающим 150 градусов.

При контакте с гидрофильными поверхностями капли воды разлетаются далеко, а угол смачивания обычно невелик и составляет менее 90 градусов.Краевой угол смачивания воды между каплей воды и различными поверхностями показан на рис. 2. Для супергидрофильных угол составляет менее 5 градусов, для гидрофильных — менее 90 градусов, а для гидрофобных и супергидрофобных — углы 90 °. 150 градусов и 150-180 градусов соответственно. Можно сделать вывод, что чем больше угол смачивания между каплей воды и гидрофобами, тем сильнее взаимодействие жидкость-жидкость, а не взаимодействие поверхности жидкости, что делает поверхность гидрофобной [5].

Заключение

Можно сделать вывод, что гидрофобные вещества — это те вещества, которые не смешиваются с водой. Гидрофобы смешиваются с неполярными жидкостями, которые в основном являются органическими растворителями. Вода — это полярная молекула, поэтому связь между водой и гидрофобными веществами очень мала, и, таким образом, они образуют два отдельных и разных слоя друг с другом при контакте. Алканы, масла, жиры и жирные соединения имеют гидрофобную природу. Процесс гидрофобности можно найти как у растений, так и у птиц.У растений прерывание потока питательных веществ предотвращается гидрофобным слоем, присутствующим на поверхности листьев, который предотвращает проникновение воды через них. Следовательно, поток воды остается от корня к верхушке растения, доставляя необходимые питательные вещества из почвы к месту назначения. Точно так же у птиц гидрофобность предотвращает попадание воды в тела птиц через перья и кожу, а также водных животных, которые в конечном итоге избегают их набухания и помогают им плавно летать.Кроме того, измерение гидрофобности может быть выполнено путем расчета краевого угла смачивания между каплей воды и поверхностью гидрофоба. Контактный угол более 90 градусов обычно поддерживается каплей воды, текущей по гидрофобной поверхности, и сохраняет сферическую форму. Более того, супергидрофобные материалы обладают относительно большим углом смачивания, превышающим 150 градусов.

Ссылки:

1. Фальде Эрик Дж., Стефан Т. Йохе, Йолонда Л. Колсон и Марк В. Гринстафф Биоматериалы, супергидрофобные материалы для биомедицинских приложений.2016. 104: с. 87-103.
2. Чжоу Чан-Хуан, Дан Тянь и Цзи-Хуань Хэ Тепловая наука, Какие факторы влияют на эффект лотоса? 2018. 22 (4): с. 1737-1743 гг.
3. Гидрофобные взаимодействия. Chemistry Libre Texts, 2020.
4. Гидрофобные и гидрофильные поверхности. Silco Tek.
5. Чиенг Буонг Воей, Нор Азова Ибрагим, Нораниза Ахмад Дауд и Зайнал Абидин Талиб, Функционализация оксида графена с помощью гамма-облучения гидрофобных материалов, в синтезе, технологии и применении углеродных наноматериалов.2019, Эльзевьер. п. 177-203.

© Биология онлайн. Контент предоставлен и модерируется редакторами Biology Online.

Определение гидрофобности с примерами

Быть гидрофобным — значит бояться воды. В химии это относится к свойству вещества отталкивать воду. Дело не в том, что вещество настолько отталкивается водой, сколько в недостаточной степени притяжения к ней. Гидрофобное вещество проявляет гидрофобность и может называться гидрофобным.

Гидрофобные молекулы, как правило, представляют собой неполярные молекулы, которые группируются вместе с образованием мицелл, а не подвергаются воздействию воды. Гидрофобные молекулы обычно растворяются в неполярных растворителях (например, органических растворителях).

Существуют также супергидрофобные материалы, у которых угол контакта с водой превышает 150 градусов. Поверхности этих материалов устойчивы к намоканию. Форма капель воды на супергидрофобных поверхностях называется эффектом лотоса по отношению к появлению воды на листе лотоса.Считается, что супергидрофобность является результатом межфазного натяжения, а не химическим свойством вещества.

Примеры гидрофобных веществ

Масла, жиры, алканы и большинство других органических соединений гидрофобны. Если смешать масло или жир с водой, смесь расслоится. Если вы встряхнете смесь масла и воды, масляные шарики со временем слипнутся, образуя минимальную площадь поверхности для воды.

Как работает гидрофобность

Гидрофобные молекулы неполярны.Когда они подвергаются воздействию воды, их неполярная природа разрушает водородные связи между молекулами воды, образуя клатратоподобную структуру на их поверхности. Структура более упорядочена, чем свободные молекулы воды. Изменение энтропии (беспорядок) заставляет неполярные молекулы собираться вместе, чтобы уменьшить их воздействие на воду и, таким образом, уменьшить энтропию системы.

Гидрофобные и липофильные

Хотя термины «гидрофобный» и «липофильный» часто используются как синонимы, эти два слова означают не одно и то же.Липофильное вещество «жиролюбиво». Большинство гидрофобных веществ также липофильны, но исключения включают фторуглероды и силиконы.

Лазерная структура поверхности создает чрезвычайно водоотталкивающие металлы: NewsCenter

20 января 2015 г.

Супергидрофобные свойства могут использоваться в солнечных панелях, сантехнике и в качестве нержавеющих металлов

Ученые из Университета Рочестера использовали лазеры для превращения металлов в чрезвычайно водоотталкивающие или супергидрофобные материалы без необходимости во временных покрытиях.

Супергидрофобные материалы желательны для ряда применений, таких как защита от ржавчины, защита от обледенения или даже в санитарных целях.Однако, как объясняет Чунлей Гуо из Рочестера, большинство современных гидрофобных материалов основаны на химических покрытиях.

В статье, опубликованной в январе 2015 года в журнале Journal of Applied Physics , Го и его коллега из Института оптики Университета Анатолий Воробьев описывают мощную и точную технику лазерного моделирования, которая создает замысловатый узор микро- и наноразмеров. структуры, чтобы придать металлам их новые свойства. Эта работа основана на более раннем исследовании команды, в которой они использовали аналогичную технику лазерного нанесения рисунка, благодаря которой металлы стали черными.Гуо заявляет, что с помощью этой техники они могут создавать многофункциональные поверхности, которые не только супергидрофобны, но и оптически обладают высокой абсорбирующей способностью.

Гуо добавляет, что одним из больших преимуществ процесса его команды является то, что «структуры, созданные нашим лазером на металлах, по сути являются частью поверхности материала». Это значит, что они не сотрутся. И именно эти узоры заставляют металлы отталкивать воду.

«Материал настолько водоотталкивающий, что вода фактически отскакивает.Затем он снова приземляется на поверхность, снова отскакивает от нее, а затем просто скатывается с поверхности », — сказал Гуо, профессор оптики в Школе инженерных и прикладных наук Хаджима при университете. Весь этот процесс занимает меньше секунды.

Материалы, созданные Гуо, намного более скользкие, чем тефлон — распространенный гидрофобный материал, которым часто покрывают сковороды с антипригарным покрытием. В отличие от металлов, обработанных лазером Guo, тефлоновые кухонные инструменты не являются супергидрофобными. Разница в том, что для того, чтобы вода скатилась с материала с тефлоновым покрытием, вам нужно наклонить поверхность почти под углом 70 градусов, прежде чем вода начнет стекать.Вы можете заставить воду скатываться с металлов Го, наклонив их менее чем на пять градусов.

Когда вода отскакивает от супергидрофобных поверхностей, она также собирает частицы пыли и уносит их с собой в поездку. Чтобы проверить это свойство самоочищения, Го и его команда взяли обычную пыль из пылесоса и сбросили ее на обработанную поверхность. Примерно половину частиц пыли удалили всего тремя каплями воды. Потребовалось всего дюжина капель, чтобы поверхность осталась безупречной. А еще лучше, чтобы он оставался полностью сухим.

Гуо воодушевлен потенциальным применением супергидрофобных материалов в развивающихся странах. Именно этот потенциал вызвал интерес у Фонда Билла и Мелинды Гейтс, который поддержал эту работу.

«В этих регионах сбор дождевой воды жизненно важен, и использование супергидрофобных материалов может повысить эффективность без необходимости использования больших воронок с высокими углами для предотвращения прилипания воды к поверхности», — говорит Гуо. «Второе применение может заключаться в создании более чистых и полезных для здоровья туалетов.”

Уборные — это сложная задача для поддержания чистоты в местах с небольшим количеством воды. Благодаря использованию супергидрофобных материалов уборная может оставаться чистой без необходимости смывания водой.

Research Update

Изображение со скоростью света

Чунлей Гуо и его группа исследователей из Университета Рочестера нашли способы манипулировать структурами, излучая лазерные импульсы на поверхность материала.Они изменили материалы, чтобы они отталкивали воду, притягивали воду и поглощали большое количество света — и все это без какого-либо покрытия.

Теперь Го, Анатолий Воробьев и Ранран Фанг, исследователи из Института оптики университета, продвинули исследования еще на один шаг. Они разработали метод, позволяющий впервые визуализировать полную эволюцию микро- и наноразмерных структурных образований на поверхности материала как во время, так и после воздействия лазерного импульса.

Подробнее …

Но до того, как эти приложения станут реальностью, еще предстоит решить проблемы, — заявляет Го. В настоящее время для создания модели металлического образца размером 1 дюйм на 1 дюйм требуется час, и необходимо будет расширить этот процесс, прежде чем его можно будет развернуть в развивающихся странах. Исследователи также ищут способы применения этой техники к другим неметаллическим материалам.

Го и Воробьев используют чрезвычайно мощные, но ультракороткие лазерные импульсы для изменения поверхности металлов.Фемтосекундный лазерный импульс длится порядка квадриллионной секунды, но во время короткого импульса достигает пиковой мощности, эквивалентной мощности всей энергосистемы Северной Америки.

Гуо подчеркивает, что с помощью этой же техники можно получить многофункциональные металлы. Металлы по своей природе являются отличными отражателями света. Вот почему они кажутся блестящими. Поэтому их черный цвет может сделать их очень эффективными в поглощении света. Сочетание светопоглощающих свойств с водоотталкивающими свойствами металлов может привести к созданию более эффективных солнечных поглотителей — солнечных поглотителей, которые не ржавеют и не нуждаются в большой очистке.

Го ранее обрабатывала материалы лазером и делала их гидрофильными, то есть притягивающими воду. Фактически, материалы были настолько гидрофильными, что при контакте с каплей воды вода текла «в гору».

Гуо в настоящее время планирует сосредоточиться на увеличении скорости формирования рисунка на поверхности с помощью лазера, а также на изучении того, как расширить эту технику на другие материалы, такие как полупроводники или диэлектрики, открывая возможность создания водоотталкивающей электроники.

Финансирование было предоставлено Фондом Билла и Мелинды Гейтс и Управлением научных исследований ВВС США.

Статья «Многофункциональные поверхности, создаваемые фемтосекундными лазерными импульсами» была опубликована в журнале Journal of Applied Physics 20 января 2015 г. (DOI: 10.1063 / 1.46). Доступ к нему можно получить по адресу: http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/117/3/10.1063/1.46

Теги: Chunlei Guo, Feature-post-side, Институт оптики, лазеры, Программа материаловедения, результаты исследований

Категория : Наука и технологии