Новая разработка специалистов из Финляндии и Великобритании позволяет создавать надписи и изображения на особом материале при помощи воды и воздуха. Основанный на явлении смачивания механизм этого чуда инженерной мысли был заимствован у природы.
Необычный дисплей был создан специалистами из университета Аалто (Aalto University) и исследовательского центра компании Nokia (Nokia Research Center). Учёные научились создавать изображения при помощи особого текстурированного материала, воды и воздуха.
Напомним, что при смачивании жидкость контактирует с поверхностью, и последняя может оказывать решающее воздействие на поведение жидкости. Так называемые гидрофобные и сверхгидрофобные поверхности состоят из молекул, которые стремятся избежать контакта с водой и, следовательно, смачивания.
Данное явление довольно часто встречается в природе. К примеру, крылья бабочек или листья лотоса обладают особой текстурой, которая отталкивает воду и не позволяет им намокнуть. Учёные называют такое явление эффектом лотоса и уже не раз пробовали использовать его на благо человека. На этот раз ему нашлось нестандартное применение.
Финские исследователи создали сверхгидрофобную поверхность с особой текстурой. Его поверхность покрыта микростойками или микростолбиками, а также расположенными на них крошечными нановолосками. Эти элементы поверхности образуют двухуровневую систему на нано- (10-9 метра) и микро- уровнях(10-6 метра).
Воздух задерживается текстурой материала и препятствует смачиванию его поверхности. То есть поверхность материала при погружении в воду отделяется от жидкости тонким слоем воздуха.
"Данная система бистабильна, то есть имеет два устойчивых состояния, для переключения между которыми нужна минимальная энергия – достаточно давления струи воды, – рассказывает один из разработчиков доктор Робин Рас (Robin Ras) из Технического университета Хельсинки. — Для нас важен оптический контраст, который возникает между этими двумя состояниями".
При создании изображений поверхность материала не меняет форму – под действием струи воды меняется только слой воздуха. Соответственно, после вытаскивания из воды материал сухой и находится в своём стандартном состоянии, без каких-либо надписей или рисунков.
"Достигнутый нами результат — первый шаг на пути к использованию несмачивающихся поверхностностей для создания устройств хранения и обработки информации. То есть эффект лотоса теперь применим не только для самоочистки, уменьшения сопротивления течению или против обледенения, как было раньше, — рассказывает Олли Иккала (Olli Ikkala), профессор университета Аалто. — Наша разработка является примером того, как природа вдохновляет исследователей на создание нового и полезного человечеству".
Подробное описание разработки финнов – в статье в журнале PNAS.
