Смачивание сложных по составу и морфологии поверхностей микро- и нанодисперсиями

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 21-13-00293

НазваниеСмачивание сложных по составу и морфологии поверхностей микро- и нанодисперсиями

Руководитель Емельяненко Александр Михайлович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А. Н. Фрумкина Российской академии наук , г Москва

Конкурс №55 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-406 - Химическая термодинамика. Физическая химия поверхности и межфазных границ. Адсорбция

Ключевые слова стабилизация нанодисперсий, функциональные материалы, иерархические поверхности, смачивание, поверхностные силы, растекание, межчастичные взаимодействия, границы раздела, наночастицы

Код ГРНТИ31.15.37

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В последние годы проблема создания полифункциональных покрытий на поверхности материалов вызывает громадный интерес, как со стороны производителей современных материалов, так и в научном сообществе. Научный интерес к этому вопросу, в первую очередь, связан с необходимостью создания и детального исследования многокомпонентных коллоидных систем, как основы для нанесения покрытий с требуемыми свойствами. Поведение таких коллоидных систем, из-за сложности состава и комплексности взаимодействия между компонентами системы, мало изучено и в значительной степени не объяснено теоретически. Одним из ключевых и наименее изученных вопросов является исследование смачивания микро- и нанодисперсиями сложных по составу и морфологии поверхностей, каковыми являются поверхности современных конструкционных материалов. Особую актуальность исследованию смачивания именно нанодисперсиями придает тот факт, что как большинство технических и технологических жидкостей, так и атмосферные осадки представляют собой микро- и нанодисперсии. Именно применение многокомпонентных и многофазных смачивающих сред и позволяет обеспечить многообразные функциональные свойства покрытий, получающихся на их основе. Здесь появляется возможность создавать антисептические, антиотражательные, стойкие к образованию биопленок, противокоррозионные и противообледенительные покрытия. Однако, как показал детальный анализ литературы, если явления смачивания однородными жидкими средами изучены достаточно полно, то смачивание композитных поверхностей многокомпонентными многофазными средами описано в литературе лишь фрагментарно. До настоящего времени в литературе отсутствует анализ механизмов взаимодействия компонентов дисперсии с композитными шероховатыми поверхностями и особенностей растекания по таким поверхностям. В рамках данного проекта предполагается создать серию новых методик, позволяющих исследовать особенности смачивания поверхностей, в том числе сложных по составу и морфологии, микро- и нанодисперсиями. Впервые будет поставлена задача изучения процессов, происходящих в коллоидной системе при контакте с твердой поверхностью, на основе анализа смачивания поверхности, межфазного натяжения на границе коллоидная система/воздушная среда и растекания капель дисперсии по твердой поверхности. Исследования будут выполняться с применением различных диспергированных материалов. С одной стороны, это будут водные дисперсии, содержащие микро- и наночастицы оксидов металлов и полимеров, полученные методом лазерной абляции. Такие частицы будут отличаться как размером, так и смачиванием поверхности. Будет изучена устойчивость дисперсий микро- и наночастиц и определены факторы, влияющие на эту устойчивость. С другой стороны, будет изучено смачивание и растекание дисперсиями биологических жидкостей, где роль дисперсной фазы будут выполнять белковые ассоциаты, вирусы или бактериальные клетки. Планируется проанализировать влияние температуры, состава коллоидной системы, состава и химической структуры веществ, стабилизирующих дисперсии, на смачивание сложных по составу и морфологии поверхностей. С использованием вновь разработанных методик будет также изучено смачивание и растекание коллоидных систем по супергидрофобным и супергидрофильным поверхностям, и исследованы процессы адсорбции компонентов коллоидной системы на такие покрытия.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Чулкова Е.В., Емельяненко К.А., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Elimination of wetting study flaws in unsaturated vapors based on Laplace fit parameters Surface Innovations, Ahead of Print online publication (год публикации - 2022)
10.1680/jsuin.21.00012

2. Емельяненко К.А., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Disjoining pressure analysis of the lubricant nanofilm stability of liquid-infused surface upon lubricant depletion Journal of Colloid and Interface Science, 618 (2022) 121−128 (год публикации - 2022)
10.1016/j.jcis.2022.03.047

3. Ганне (Филончик) А.А. К вопросу об устойчивости водоотталкивающих пропиток на гидрофильных и гидрофобных подложках из оксида кремния. Коллоидный журнал, Коллоидный журнал, 84 (2022) 415–420. (год публикации - 2022)
10.31857/S0023291222040061

4. Кузина Е.А., Омран Ф. Ш., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. О важности подбора режима гидрофобизации для получения стойких супергидрофобных покрытий Коллоидный журнал, Том 85, № 1, С. 63–70. (год публикации - 2023)
10.31857/S0023291222600614

5. Настулявичус А.А., Кудряшов С.И., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Лазерная генерация коллоидных наночастиц в жидкостях: ключевые процессы лазерного диспергирования и основные характеристики наночастиц Коллоидный журнал, Том 85, № 2, с. 200–218 (год публикации - 2023)
10.31857/S0023291223600037

6. Кузина Е.А., Емельяненко К.А., Теплоногова М.А., Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Durable Superhydrophobic Coatings on Tungsten Surface by Nanosecond Laser Ablation and Fluorooxysilane Modification Materials, Vol. 16, Article No. 196. (год публикации - 2023)
10.3390/ma16010196

7. Емельяненко А.М., Емельяненко К.А., Вуль А.Я., Швидченко А.В., Бойнович Л.Б. The Role of Nanoparticle Charge in Crystallization Kinetics and Ice Adhesion Strength for Dispersions of Detonation Nanodiamonds Physical Chemistry Chemical Physics, Vol. 25, Article No. 3950 (год публикации - 2023)
10.1039/D2CP05144C

8. Емельяненко А.М., Бойнович Л.Б. Effect of Dispersed Particles on Surface Tension, Wetting and Spreading of Nanofluids Current Opinion in Colloid and Interface Science, Vol. 68, Article No. 101762 (год публикации - 2023)
10.1016/j.cocis.2023.101762

Публикации