Kaj je hidrofobnost. Hidrofobni del - Hydrophobe. Pomen in uporaba v življenju

Izraz hidrofilnost (izhaja iz starogrških besed "voda" in "ljubezen") je značilnost intenzivnosti interakcije snovi z vodo na molekularni ravni, to je sposobnost materiala, da intenzivno absorbira vlago, kot tudi visoka omočljivost vode s površino snovi. Ta koncept je mogoče uporabiti tudi za trdne snovi, kot lastnost površine, ter na posamezne ione, atome, molekule in njihove skupine.

Za hidrofilnost je značilna velikost vezi med adsorpcijskimi molekulami vode in molekulami snovi; v tem primeru nastanejo spojine, v katerih je količina vode porazdeljena glede na energijske vrednosti vezi.

Hidrofilnost je lastna snovem, ki imajo ionske kristalne rešetke (hidroksidi, oksidi, sulfati, silikati, gline, fosfati, stekla itd.), Ki imajo polarne skupine -OH, -NO 2, -COOH itd. Hidrofilnost in hidrofobnost- posebni primeri interakcije snovi s topili (liofilnost, liofobnost).

Hidrofobnost lahko obravnavamo kot majhno stopnjo hidrofilnosti, saj bo delovanje medmolekularnih sil privlačnosti vedno bolj ali manj prisotno med molekulami katerega koli telesa in vode. Hidrofilnost in hidrofobnost ločimo po tem, kako se kapljica vode razlije po telesu z gladko površino. Kapljica se bo v celoti razlila po hidrofilni površini in delno po hidrofobni, na vrednost kota, ki nastane med površino omočenega materiala in kapljico, pa vpliva stopnja hidrofobnosti določenega telesa. Hidrofilne snovi so snovi, v katerih je moč molekulskih (ionskih, atomskih) interakcij precej močna. Hidrofobne so kovine brez oksidnih filmov, organske spojine, ki imajo v molekuli ogljikovodične skupine (voski, maščobe, parafini, nekatere plastike), grafit, žveplo in druge snovi, ki imajo šibke interakcije na medmolekularni ravni.

Koncepta hidrofilnosti in hidrofobnosti uporabljamo tako v zvezi s telesi in njihovimi površinami kot v zvezi s posameznimi molekulami oz. posamezne dele molekule. Na primer, molekule površinsko aktivnih snovi vsebujejo polarne (hidrofilne) in ogljikovodične (hidrofobne) spojine. Hidrofilnost površinskega dela telesa se lahko močno spremeni zaradi adsorpcije takih snovi.

Hidrofilizacija je proces povečanja hidrofilnosti, hidrofobizacija pa proces zmanjševanja. Ti pojavi so velikega pomena v kozmetični industriji, v tekstilni tehnologiji za hidrofilizacijo tkanin (vlaken) za izboljšanje kakovosti pranja, beljenja, barvanja itd.

Hidrofilnost v kozmetiki

Parfumerijska in kozmetična industrija proizvaja hidrofilne kreme in gele, ki ščitijo kožo pred nečistočami, ki niso topne v vodi. Takšni izdelki vsebujejo hidrofilne komponente, ki tvorijo film, ki preprečuje prodiranje v vodi netopnih onesnaževal v površinsko plast kože.

Hidrofilne kreme so izdelane iz emulzije, ki je stabilizirana z ustreznimi emulgatorji ali z osnovo voda-olje-voda ali olje-voda. Poleg tega ti vključujejo dispergirane koloidne sisteme, v katerih so hidrofilne površinsko aktivne komponente stabilizirane in so sestavljene iz vodno dispergiranih ali vodno-glikolno mešanih topil višjih maščobnih kislin ali alkoholov.

Hidrogeli (hidrofilni geli) so pripravljeni iz baz, ki jih sestavljajo voda, mešanica nevodnega ali hidrofilnega topila ( etanol, propilenglikol, glicerin) in hidrofilno želirno sredstvo (derivati ​​celuloze, karbomeri).

Hidrofilne lastnosti krem ​​in gelov:

· hitro in dobro absorbira;

· neguje kožo;

· po njihovi uporabi ni občutka mastnosti;

· očisti kožo;

· delujejo krepilno na kožo;

· zmanjšati vpliv negativnih okoljskih dejavnikov;

Pomagajte koži ohraniti njeno naravno sposobnost regeneracije.

Hidrofilne kreme in geli so namenjeni zaščiti kože pri delu z olji, ki se ne mešajo z vodo, kurilnim oljem, nafto, barvami, smolami, grafitom, sajami, organskimi topili, hladilnimi in mazalnimi raztopinami, gradbeno peno in številnimi drugimi blago agresivnimi snovmi. Prav tako so nepogrešljivi pri popravilu avtomobila, prenovi stanovanja, med gradnjo, na deželi pri delu z gnojili in zemljo.

Podjetje KorolevPharm proizvaja različne vrste parfumov in kozmetičnih izdelkov, vključno s hidrofilnimi in hidrofobnimi kremami. Podjetje je pogodbeni proizvajalec in izvaja vse faze proizvodnje: razvoj receptur, certificiranje, zagon proizvodnje, serijsko proizvodnjo izdelkov. Proizvodna lokacija je opremljena s sodobno opremo.

Podjetje je certificirano za izpolnjevanje zahtev

Hydrofsplošnost (grški ὕδωρ - hidro, voda in φόβος - fobos, strah) - sposobnost površine snovi, da se ne zmoči z vodo. Voda na površini hidrofobne snovi se zbira v kapljicah, ki ne prodrejo v notranjost.

Fizika hidrofobnosti

Fizikalno-kemijska narava hidrofobnosti je povezana s temeljnimi termodinamičnimi zakoni, zlasti z željo sistema, da doseže minimalno energijo s sproščanjem energije v okolju. Večino ljudi tako kompleksne stvari ne zanimajo, zato se je kot poenostavitev pojavil koncept hidrofobnih sil (čeprav te fizično ne obstajajo).

V praksi se za ustvarjanje hidrofobnih površin uporabljajo nepolarne molekule, za katere se zdi, da "odbijajo" vodo. Podoben proces lahko opazimo, ko kapljica tekočega olja pade v vodo.

Trenutno se fenomen superhidrofobnosti uporablja v številnih nanotehnoloških sistemih.

Hidrofobnost in gradbeni materiali

Hidrofobnost je za nekatere koristna lastnost gradbeni materiali(cement, filmi), ki preprečujejo prodiranje vode. Pogosto so toplotnoizolacijski materiali, kot je mineralna volna, impregnirani s posebnimi snovmi, ki ustvarjajo hidrofobni mikrofilm.

Zanesljivost hidrofobne plasti

Stik z večino topil in olj lahko povzroči izgubo hidrofobnosti. Izgubi se tudi, ko se material onesnaži. Po izgubi hidrofobnosti postane površina prepustna.

Hidrofobnosti in vodoodpornosti ni treba zamenjevati. Na primer, polietilen je vodoodporen, zato film, izdelan iz njega, tudi navlaženega z alkoholom ali močno umazan (vendar brez lukenj), ne bo dovolil, da voda prehaja skozi. Hidroizolacijski film, ki temelji na hidrofobnosti površinske plasti in prosto prepušča zrak, bo služil le, dokler zunanja plast ne izgubi hidrofobnosti, na primer zaradi prašnih mikrodelcev.

Nekateri ljudje v šoli so imeli srečo pri pouku kemije ne samo, da so pisali dolgočasne teste in računali molska masa ali navedite valenco, ampak tudi poglejte, kako učitelj izvaja poskuse. Kot del poskusa so tekočine v epruvetah vedno nepredvidljivo spremenile barvo in še kaj drugega je lahko eksplodiralo ali lepo zagorelo. Morda ne tako impresivni, a vseeno zanimivi so poskusi, v katerih se uporabljajo hidrofilne in hidrofobne snovi. Mimogrede, kaj je to in zakaj so radovedni?

Fizikalne lastnosti

Pri pouku kemije, ko smo šli skozi naslednji element iz periodnega sistema, kot tudi vse osnovne snovi, smo vedno govorili o njihovih različne lastnosti. Dotaknili so se jih tudi fizikalne lastnosti: gostota, pri normalnih pogojih, tališča in vrelišča, trdota, barva, električna prevodnost, toplotna prevodnost in mnogi drugi. Včasih je bilo govora o značilnostih, kot sta hidrofobnost ali hidrofilnost, vendar o tem praviloma ne govorijo ločeno. Medtem je to precej zanimiva skupina snovi, ki jih zlahka srečamo v vsakdanjem življenju. Zato bi bilo koristno izvedeti več o njih.

Hidrofobne snovi

Primere lahko zlahka vzamemo iz življenja. Torej ne morete mešati vode z oljem - to vedo vsi. Enostavno se ne raztopi, ampak ostane lebdeč v mehurčkih ali filmu na površini, saj je njegova gostota manjša. Toda zakaj je to in katere druge hidrofobne snovi obstajajo?

V to skupino običajno spadajo maščobe, nekatere beljakovine in silikoni. Ime snovi izhaja iz grških besed hydor - voda in phobos - strah, vendar to ne pomeni, da se molekule bojijo. So preprosto rahlo ali popolnoma netopni; imenujemo jih tudi nepolarni. Absolutna hidrofobnost ne obstaja; tudi tiste snovi, za katere se zdi, da sploh ne delujejo z vodo, jo še vedno adsorbirajo, čeprav v zanemarljivih količinah. V praksi se stik takega materiala s H 2 O pojavi v obliki filma ali kapljic ali pa tekočina ostane na površini in dobi obliko krogle, saj ima najmanjšo površino in zagotavlja minimalen stik.

Hidrofobne lastnosti pojasnjujejo nekatere snovi. To je posledica nizke stopnje privlačnosti, kot se na primer zgodi z ogljikovodiki.

Hidrofilne snovi

Ime te skupine, kot morda ugibate, prav tako izvira iz grških besed. Toda v tem primeru je drugi del filije ljubezen in to odlično označuje odnos takšnih snovi z vodo - popolno "medsebojno razumevanje" in odlična topnost. Ta skupina, včasih imenovana "polarna", vključuje enostavne alkohole, sladkorje, aminokisline itd. V skladu s tem imajo te značilnosti, ker imajo visoka energija privlačnost za molekulo vode. Strogo gledano so na splošno vse snovi v večji ali manjši meri hidrofilne.

Amfifilnost

Ali se zgodi, da imajo lahko hidrofobne snovi hkrati hidrofilne lastnosti? Izkazalo se je, da ja! To skupino snovi imenujemo amfifilne ali amfifilne. Izkazalo se je, da ima lahko ista molekula v svoji strukturi tako topne - polarne kot vodoodbojne - nepolarne elemente. Takšne lastnosti imajo na primer nekateri proteini, lipidi, površinsko aktivne snovi, polimeri in peptidi. Pri interakciji z vodo tvorijo različne supramolekularne strukture: monosloje, liposome, micele, dvoslojne membrane, vezikle itd. Polarne skupine so usmerjene proti tekočini.

Pomen in uporaba v življenju

Poleg interakcije vode in olja je mogoče najti veliko dokazov, da so hidrofobne snovi skoraj povsod. Tako imajo čiste površine kovin, polprevodnikov, pa tudi živalska koža, rastlinski listi in hitinasti pokrov žuželk podobne lastnosti.

V naravi imata obe vrsti snovi pomembno. Tako se hidrofili uporabljajo pri transportu v organizmih živali in rastlin; končni produkti presnove se izločajo tudi z raztopinami bioloških tekočin. Nepolarne snovi so zelo pomembne pri tvorbi celičnih membran, ki imajo. Zato imajo takšne lastnosti pomembno vlogo pri poteku bioloških procesov.

IN zadnja leta Znanstveniki razvijajo nove hidrofobne snovi, ki jih je mogoče uporabiti za zaščito različnih materialov pred vlaženjem in kontaminacijo ter tako celo ustvariti samočistilne površine. Oblačila, kovinski izdelki, gradbeni materiali, avtomobilska stekla – področij uporabe je veliko. Nadaljnje preučevanje te teme bo vodilo do razvoja multifobnih snovi, ki bodo postale osnova za površine, odporne proti madežem. Z ustvarjanjem takšnih materialov bodo ljudje lahko prihranili čas, denar in sredstva, prav tako pa bo mogoče zmanjšati stopnjo čistilnih sredstev. Nadaljnji razvoj bo torej koristil vsem.

Državna izobraževalna ustanova višjega strokovnega izobraževanja

Ministrstvo za zdravje Ruske federacije

(GBOU VPO NSMU Ministrstvo za zdravje Rusije)

Oddelek medicinska kemija

Povzetek

HIDROFILNE, HIDROFOBNE, AMFIFILNE SNOVI: V NARAVI IN ČLOVEŠKEM TELESU.

(pregled literature)

Dokončano:

Preverjeno:

Uvod

Voda je ena najpogostejših snovi na Zemlji. Pokriva večino zemeljske površine. Skoraj vsa živa bitja so sestavljena predvsem iz vode. Pri človeku se vsebnost vode v organih in tkivih giblje od 20 % (v kostnem tkivu) do 85 % (v možganih). Približno 2/3 človeške mase je voda, v telesu meduze je do 95% vode, tudi v suhih rastlinskih semenih je vode 10-12%.

Voda ima nekaj edinstvenih lastnosti. Te lastnosti so tako pomembne za žive organizme, da si življenja brez te spojine vodika in kisika ni mogoče predstavljati.

V zvezi z vodo so vse snovi razdeljene v dve skupini: hidrofilne - "ljubeče vode" in hidrofobne - "boječe se vode" (iz grškega "hidro" - voda, "phileo" - ljubezen in "phobos" - strah). O lastnostih teh snovi, pa tudi o njihovem pomenu v naravi, bomo razpravljali v našem delu.

Hidrofilne in hidrofobne snovi

Hidrofilne snovi (grško »hidro« - voda, »phileo« - ljubezen) so snovi, katerih energija privlačnosti za molekule vode presega energijo vodikovih vezi (energija privlačnosti med molekulami vode), zato so številne hidrofilne snovi dobro topne v vodi. .

Hidrofilne snovi intenzivno sodelujejo z molekulami vode. Za hidrofilnost je značilna velikost adsorpcijske vezi snovi z molekulami vode, tvorba z njimi nedoločenih spojin in porazdelitev količine vode glede na energijske vrednosti vezi. Hidrofilnost je pretežno določena z vezno energijo adsorpcijskega monosloja, saj so naslednji sloji veliko šibkeje povezani s snovjo. Hidrofilnost lahko izrazimo s toploto adsorpcije vodne pare ali toploto omočenja, pa tudi z delom omočenja enote površine snovi.

Hidrofobne snovi (grško "hidro" - voda, "phobos" - strah) so snovi, katerih privlačna energija molekul na molekule vode je manjša od energije vodikovih vezi molekul vode. Med hidrofobne snovi sodijo maščobe, nekateri ogljikovi hidrati (škrob, glikogen, vlaknine), nukleinske kisline, ATP in večina beljakovin, ki so netopne v vodi.

Absolutno hidrofobnih ("vodoodbojnih") snovi ni; celo najbolj hidrofobne - ogljikovodične in fluoroogljikove - površine adsorbirajo vodo. Zato se hidrofobnost šteje za nizko stopnjo hidrofilnosti.

G. in g lahko ocenimo, tako kot omočljivost površine z vodo (na zraku), z vrednostjo kontaktnega kota q: za hidrofilne površine.<90° (для абсолютно гидрофильных поверхностей q=0); для гидрофобных поверхностей 90°< <180° (напр., для парафина 105°). На трёхфазной границе твёрдого тела с водой и углеводородной жидкостью при <90° (в водной фазе) поверхность олеофобна, т.е. не смачивается маслом, а при =180° - предельно олеофильна.

Hidrofilne snovi so snovi s polarnimi kemikalijami. vezi: halogenidi, oksidi in njihovi hidrati, karbonati, sulfati, fosfati, silikati in alumosilikati (gline, stekla), pa tudi celične membrane. Čiste površine kovin, ogljika, polprevodnikov, snovi, sestavljenih iz šibko polarnih molekul, rastlinskih listov, živalske kože in hitinskega pokrova žuželk so hidrofobne. Vse polarne skupine, vključene v molekule površinsko aktivne snovi, so površinsko aktivne snovi- COOH, -NH2, -SO3Na itd., hidrofilni; z njimi povezani ogljikovodikovi radikali so hidrofobni.

Amfifilne snovi

Amfifilnost je lastnost molekul snovi (običajno organskih), ki imajo tako hidrofilne kot hidrofobne lastnosti. Molekule amfifilnih spojin so podobne paglavcu: sestavljene so iz dolgega ogljikovodikovega repa (običajno sestavljenega iz več kot desetih skupin CH2), ki zagotavlja topnost v nepolarnih medijih, in polarne glave, odgovorne za hidrofilne lastnosti. Tako amfifilne spojine hkrati "ljubijo" vodo (to je, da so hidrofilne) in nepolarna topila (izkazujejo hidrofobne lastnosti).

Glede na vrsto hidrofilne skupine ločimo amfifilne spojine z nabito kationsko ali anionsko funkcionalno skupino in amfifilne spojine z nenabito funkcionalno skupino. Velika večina znanih organskih spojin vsebuje več kot eno nabito funkcionalno skupino. Primer takih snovi so makromolekularne spojine - proteini, lipoproteini, blok kopolimeri itd. Prisotnost terciarne strukture v proteinskih molekulah, ki nastane kot posledica intramolekularnih interakcij funkcionalnih skupin (polarnih ali nepolarnih) med seboj, sama po sebi dokazuje amfifilno naravo teh spojin.

Drugi primer amfifilnih spojin je večina zdravil, katerih molekule združujejo niz specifičnih funkcionalnih skupin, potrebnih za učinkovito vezavo na tarčni receptor.

Amfifilne spojine imajo v živi naravi posebno vlogo. Brez njih ne more obstajati nobena žival ali rastlina. Amfifilne molekule sestavljajo celično membrano, ki ločuje živi organizem od sovražnega zunanjega okolja. Prav te molekule sestavljajo notranje organele celice, sodelujejo v procesu njene delitve in sodelujejo pri izmenjavi snovi z okoljem. Amfifilne molekule nam služijo kot hrana in nastajajo v našem telesu ter sodelujejo pri notranji regulaciji in ciklu žolčnih kislin. Naše telo vsebuje več kot 10% amfifilnih molekul. Zato so sintetične površinsko aktivne snovi lahko nevarne za žive organizme in lahko na primer raztopijo celično membrano in povzročijo njeno smrt.

Zaključek

V naravi sta pomembni obe vrsti snovi. Najdete lahko veliko dokazov, da so hidrofobne snovi skoraj povsod. Tako imajo čiste površine kovin, polprevodnikov, pa tudi živalska koža, rastlinski listi in hitinasti pokrov žuželk podobne lastnosti. Po drugi strani pa se hidrofili uporabljajo pri transportu hranil v telesih živali in rastlin; končni produkti presnove se izločajo tudi z raztopinami bioloških tekočin. Nepolarne snovi so zelo pomembne pri tvorbi celičnih membran, ki imajo selektivno prepustnost. Zato imajo takšne lastnosti pomembno vlogo pri poteku bioloških procesov. V zadnjih letih znanstveniki razvijajo nove hidrofobne snovi, s katerimi je mogoče zaščititi različne materiale pred vlaženjem in kontaminacijo ter tako ustvariti celo samočistilne površine. Oblačila, kovinski izdelki, gradbeni materiali, avtomobilska stekla – področij uporabe je veliko. Nadaljnje preučevanje te teme bo vodilo do razvoja multifobnih snovi, ki bodo postale osnova za površine, odporne proti madežem. Z ustvarjanjem takšnih materialov bodo ljudje lahko prihranili čas, denar in sredstva, prav tako pa bo mogoče zmanjšati stopnjo onesnaženosti okolja s čistilnimi sredstvi. Nadaljnji razvoj bo torej koristil vsem.

Reference

1. http://fb.ru/article/133638/chto-takoe-gidrofobnyie-veschestva

2.http://www.schoolhels.fi/ school/school_today/ dostigeniya/2012_2013/ nanotexnologiya/page6.htm

3.http://pobiology.rf/ Biološki-slovar/G/265-Hidrofobne-snovi

165 stopinjski kontaktni kot z vodo na površini, spremenjen s pomočjo plazemske tehnologije Sistem površinske kemije. Kontaktni kot je rdeči kot plus 90 stopinj.

Vodne kapljice na hidrofobni površini trave

Izraz hidrofoben izhaja iz starogrške besede ὑδρόφοβος, "ima grozo vode", sestavljene iz ὕδωρ, "voda", in φόβος, "strah".

Kemijsko ozadje

Hidrofobna interakcija je predvsem entropijski učinek, ki je posledica pretrganja visoko dinamičnih vodikovih vezi med molekulami vode s tekočim nepolarnim topljencem, ki tvori klatratu podobno strukturo okoli nepolarnih molekul. Ta struktura je bolj urejena kot proste vodne molekule, ker se molekula vode postavi tako, da čim bolj interagira sama s seboj, kar ima za posledico višje entropijsko stanje, ki povzroči, da se nepolarne molekule združijo v skupine, da zmanjšajo izpostavljeno površino na vodo in zmanjšanje entropije sistema. Tako se bosta 2 nemešljivi fazi (hidrofilna proti hidrofobni) spremenili na tak način, da bo njuna medfazna površina minimalna. Ta učinek je mogoče vizualizirati v pojavu, imenovanem fazna separacija.

Superhidrofobnost

Kapljica vode na rastlini lotosovih listov.

Superhidrofoben površine, kot so listi lotosa, so tiste, ki jih je izjemno težko zmočiti. Stični koti vodnih kapljic presegajo 150°. To se imenuje učinek lotosa in je predvsem fizična lastnost, povezana z medfazno napetostjo in ne kemična lastnost.

teorija

Leta 1805 je Thomas Young določil kontaktni kot & thetas z analizo sil, ki delujejo na tekočino v mirovanju kapljice na trdni površini, obdani s plinom.

WENZEL je ugotovil, da ko je tekočina v neposrednem stiku z mikrostrukturno površino, θ se bo spremenil v θ Š*

cos ⁡ θ W * = r cos ⁡ θ (\displaystyle \cos (\theta)_(W)*=r\cos (\theta)\,)

kje R predstavlja razmerje med dejansko in predvideno površino. Wenzelova enačba kaže, da mikrostrukturiranje površine poveča naravno tendenco površine. Hidrofobna površina (tista, ki ima prvotni kontaktni kot večji od 90°) postane bolj hidrofobna, ko je mikrostrukturirana - njen novi kontaktni kot postane večji od prvotnega. Vendar postane hidrofilna površina (tista, ki ima prvotni kontaktni kot manjši od 90°) bolj hidrofilna, ko je mikrostrukturirana - njen novi kontaktni kot bo postal manjši od prvotnega. Cassie in Baxter sta odkrila, da če je tekočina suspendirana na vrhovih mikrostruktur, θ se bo spremenil v & thetas CB*:

cos ⁡ θ CB * = φ (cos ⁡ θ + 1) - 1 (\displaystyle \cos (\theta)_(\text (CB))*=\varphi (\cos \theta +1)-1\, )

kjer je φ delež površine trdne snovi, ki je v stiku s tekočino. Tekočina v stanju Cassie-Baxter je bolj gibljiva kot v stanju Wenzel.

Z izračunom novega kontaktnega kota iz obeh enačb lahko napovemo, ali naj obstaja stanje Wenzel ali Cassie-Baxter. Pri minimiziranju argumenta proste energije je razmerje, predvideno z manjšim novim kontaktnim kotom, stanje, ki najverjetneje obstaja. Izraženo z matematičnimi izrazi, mora za obstoj stanja Cassie-Baxter veljati neenakost.

cos ⁡ θ > φ - 1 r - φ (\displaystyle \\cos theta>(\frac (\varphi -1)(r-\varphi)))

Nedavno alternativno merilo za Cassie-Baxterjevo stanje navaja, da Cassie-Baxterjevo stanje obstaja, če sta izpolnjena naslednja dva pogoja: 1) stične črte sil premagajo telesne sile nepodprte teže padca in 2) mikrostruktura je dovolj visoka, da prepreči, da bi se tekočina, ki premošča mikrostrukture, dotaknila podlage mikrostrukture.

Novo merilo za preklapljanje med stanjema Wenzel in Cassie-Baxter je bilo nedavno razvito na podlagi površinske hrapavosti in površinske energije. Merilo se osredotoča na zmožnost zraka, da ujame kapljice tekočine na neravnih površinah, kar bi lahko povedalo, ali naj se za določeno kombinacijo površinske hrapavosti in energije uporabi model Wenzel ali model Cassie-Baxter.

Kontaktni kot je merilo statične hidrofobnosti, histereza kontaktnega kota in drsni kot pa sta dinamični meri. Histereza kontaktnega kota je pojav, ki označuje površinsko heterogenost. Ko pipeta vbrizga tekočino v trdno snov, bo tekočina oblikovala določen kontaktni kot. Ko pipeta vbrizga več tekočine, se bo prostornina kapljice povečala, kontaktni kot se bo povečal, vendar bo njena trifazna meja ostala nepremična, dokler se nenadoma premakne navzven. Kontaktni kot kapljice, ki je bil tik pred napredovanjem navzven, se imenuje napredujoči kontaktni kot. Umikajoči kontaktni kot se zdaj meri s črpanjem tekočine nazaj iz kapljice. Kapljica se bo zmanjšala v prostornini, stični kot se bo zmanjšal, vendar bo njena trifazna meja ostala nepremična, dokler se nenadoma ne umakne navznoter. Kontaktni kot kapljice, ki je bil tik preden se je umaknila navznoter, imenujemo kontaktni kot umikanja. Razlika med napredujočim in umikajočim kontaktnim kotom se imenuje histereza kontaktnega kota in se lahko uporablja za karakterizacijo površinske heterogenosti, hrapavosti in mobilnosti. Površine, ki niso homogene, bodo imele domene, ki ovirajo gibanje kontaktne črte. Kot drsenja je drugo merilo dinamične hidrofobnosti in se meri z odlaganjem kapljice na površino in nagibanjem površine, dokler kapljica ne začne drseti. Na splošno imajo tekočine v stanju Cassie-Baxter nižje drsne kote in histerezo kontaktnega kota kot tiste v stanju Wenzel.

Raziskave in razvoj

Dettre in Johnson sta leta 1964 odkrila, da je fenomen superhidrofobnega lotosovega učinka povezan z grobimi hidrofobnimi površinami, in razvila teoretični model, ki temelji na poskusih s steklenimi kroglicami, prevlečenimi s parafinom ali TFE telomerom. O samočistilnih lastnostih superhidrofobnih mikronanostrukturiranih površin so poročali leta 1977. Perfluoroalkil, perfluoropolieter in RF plazemsko oblikovani superhidrofobni materiali so bili razviti, uporabljeni za elektromočenje in komercializirani za biomedicinske aplikacije med letoma 1986 in 1995. Pojavile so se druge tehnologije in aplikacije od sredine devetdesetih let prejšnjega stoletja. Vzdržljiva superhidrofobna hierarhična sestava, ki je bila uporabljena v enem ali dveh korakih, je bila razkrita leta 2002, ki vsebuje delce nano velikosti ≤ 100 nm, nanesene na površino z značilnostmi mikronske velikosti ali delce ≤ 100 µm. Opazili so, da večji delci ščitijo majhne delce pred mehansko obrabo.

V nedavni študiji so poročali o superhidrofobnosti, ki omogoča dimeru alkil ketena (AKD), da se strdi v nanostrukturirane fraktalne površine. Številni dokumenti predstavljajo metode izdelave za izdelavo superhidrofobnih površin, vključno z nanašanjem delcev, sol-gel metodami, plazemsko obdelavo, nanašanjem s paro in tehnologijami litja. Trenutne priložnosti za raziskave vpliva so predvsem v temeljnih raziskavah in praktični proizvodnji. Nedavno se je pojavila razprava o uporabnosti modelov Wenzel in Cassie-Baxter. V eksperimentu, ki je bil zasnovan tako, da izpodbija perspektivo površinske energije modela Wenzel in Cassie-Baxter in spodbuja perspektivo kontaktne črte, so bile kapljice vode postavljene na gladko hidrofobno mesto v grobem hidrofobnem območju, grobo hidrofobno mesto v gladkem hidrofobnem območju, in hidrofilno mesto v hidrofobni regiji. Poskusi so pokazali, da sta kontaktni kot in histereza kontaktnega kota vplivala na površinsko kemijo in geometrijo kontaktne črte, vendar površina znotraj kontaktne črte ni vplivala. Predlagan je bil tudi argument, da povečanje nazobčanosti kontaktne črte poveča mobilnost kapljic.