Исследователи из Техасского университета в Остине разработали новые методы создания сапфировых наноструктур, которые могут произвести революцию в области защитных материалов. Эти достижения открывают путь к созданию экранов телефонов, которые невозможно поцарапать, очков без бликов и лобовых стекол, не притягивающих пыль.
Сапфир — это материал высокой ценности благодаря своей твердости и многим другим полезным свойствам. Но те же свойства, которые делают его привлекательным, также затрудняют его производство в малых масштабах.— Чих-Хао Чанг, доцент кафедры машиностроения и руководитель исследования
Команда Чанга надеется облегчить эту задачу с помощью новых сапфировых наноструктур, описанных в журнале Materials Horizons. Наноструктуры демонстрируют самое высокое соотношение сторон для этого материала, что обеспечивает его сверхспособности без потери жесткости и твердости.
Хотя новые сапфировые наноструктуры не столь устойчивы к царапинам, как традиционный сапфир (по этому параметру они сравнимы с вольфрамом или обычным стеклом, что снижает их практичность), они обладают способностью отталкивать туман, пыль и блики, а также имеют самоочищающиеся свойства.
Это очень интересно, так как наноструктуры традиционно считаются хрупкими, но создание их из сапфира может решить эту проблему.— Кун-Чиех Чиен, недавний выпускник лаборатории Чанга и один из ведущих авторов
Вдохновленные глазом мотылька, сапфировые наноструктуры с конической формой усиливают передачу света и уменьшают блики. Высокая поверхностная энергия и соотношение сторон создают супергидрофильную поверхность, предотвращающую запотевание. Структуры также могут быть обработаны для создания супергидрофобной поверхности, позволяющей каплям воды скатываться, имитируя эффект листа лотоса.
Наши самоочищающиеся сапфировые поверхности могут поддерживать 98,7% площади свободной от пыли только с помощью гравитации. Это значительное улучшение по сравнению с существующими технологиями борьбы с пылью и особенно полезно для применений в космосе, где вода не всегда доступна для очистки.— Эндрю Тунелл, проводивший эксперименты по прилипанию пыли
Сейчас Исследователи стремятся воплотить эту технологию в жизнь и ищут способы ее улучшения. В частности, идут опыты по масштабированию производства для применения наноструктур на больших образцах, улучшением механических и химических свойств и исследованием еще большего количества практических применений.