Рассмотрен так называемый лотос-эффект, обнаруженный на природных объектах. Приведены многочисленные примеры по изменению адгезионной прочности в желаемую сторону с учетом названного эффекта. Показана возможность получения природоподобных искусственных поверхностей твердых тел в целях предотвращения нежелательных процессов обледенения и биообрастания - самолетов, морских судов, зданий и сооружений, электрических проводов, морских нефтевышек для добычи нефти и даже растений, в частности, от ледяных дождей.
Идентификаторы и классификаторы
- SCI
- Физика
Работ, посвященных исследованию адгезионных явлений [1–15], в том числе с учетом лотос-эффекта, имеющего место в природе, опубликовано немало [16–49]. Впервые особенности лотос-эффекта, связанного с крайне низкой смачиваемостью поверхности описали немецкие ботаники [24], хотя о подобных свойствах листьев лотоса (и не только) было известно давно. Они показали, что поверхность листа лотоса покрыта микроскопическими выступами-бугорками (рис. 1, а) с огромным количеством нановолосков, ориентированных случайным образом. Эти нановолоски полые внутри («наномакароны») имеют внешний диаметр около 100 нм и внутренний около 50 нм. Кроме того, листья покрыты восковым слоем кутины (кутикулы), вырабатываемым железами растения, что создает уникальную иерархическую наноструктуру поверхности листа.
Если у вас возникли вопросы или появились предложения по содержанию статьи, пожалуйста, направляйте их в рамках данной темы.
Список литературы
1. Дерягин Б.В., Кротова Н.А., Смилга В.П. Адгезия твердых тел. М.: Наука, 1973. 280 с.
2. Bikerman I.I. The science of adhesion Joints. N.Y.; London: Academic Press, 1968, 349 p.
3. Evdokimov Yu.M., Fedorov M.S. Methods of Adhesiometry of Adhesive Bonds // Polymer Science, Series D, 2012, v. 5, no. 1, pp. 20-26. EDN: PDJFUH
4. Евдокимов Ю.М. Адгезия. От макро- и микроуровня к наносистемам. М.: МГУЛ, 2011. 208 с.
5. Берлин А.А., Басин В.Е. Основы адгезии полимеров. М.: Химия, 1974. 392 с.
6. Де Жен П., Бадос Ж. Хрупкие объекты. М.: Мир, 2000. 188 с.
7. Вакула В.Л., Притыкин Л.М. Физическая химия адгезии полимеров. М.: Химия, 1984. 222 с. [8] Москвитин Н.И. Физико-химические основы процессов склеивания и прилипания. М.: Лесная пром-сть, 1974. 101 с.
8. Вильнав Ж.-Ж. Клеевые соединения. М.: Техносфера, 2007. 384 с. EDN: QNEHIL
9. Зимон А.Д. Адгезия пыли и порошков. М.: Химия, 1978. 431 с.
10. Кинлок Э. Адгезия и адгезивы. Наука и технология. М.: Мир, 2001. 484 с.
11. Аронович Д.А. Анаэробные адгезивы: состав, свойства, применение. Н. Новгород: ИП Гладкова Оксана Викторовна, 2024. 444 с.
12. Kendal K. Thin - film peeling - the elastic term // J. Phys., D 8, 1975, pp. 1449-1453.
13. Biscof C., Possart W. Adhesion - Theoretishce und experimentelle Grundlagen. Berlin: Academie Verlag, 1983, 609 p.
14. Бионика 2022: сб. статей II Междунар. науч.-практ. конф., 23-24 декабря 2022, г. Москва. М.: Ассоциация технических университетов, 2023. 285 с.
15. Israelachvili J.Intermolecular and Surface Forces. London: Academic Press, 1992, 296 p.
16. Маэно Н. Наука о льде. М.: Мир, 1988. 231 с.
17. Адамсон А.У. Физическая химия поверхностей. М.: Мир, 1979. 568 с.
18. Абрамзон А.А. Возьмем за образец лист лотоса // Химия и жизнь, 1982. № 11. С. 38-40.
19. Кондрашов С.В. Исследование адгезии льда к наномодифицированным полиуретановым покрытиям // Материалы Всерос. науч.-техн. конф. “Термопластичные материалы и функциональные покрытия”, 23 апреля 2019 г. М.: Изд-во Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”, 2019. С. 118-126. EDN: LAEESK
20. Лебедев Г.А., Трипольников В.П. Разработка способов и технологических приемов разрушения атмосферных наледей взрывами // Проблемы Арктики и Антарктики, 2009. № 1(81). С. 80-85. EDN: KUBBPH
21. Бузик В.М., Каблов Б.Н. Арктическое материаловедение. Вып. 3. Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2018. 44 с.
22. Гегузин Я.Е. Капля. М.: Наука. 1977. 176 с.
23. Barthlott W., Neinhuls C. Purity of the sacred lotka, or escape from condomikatiоn in biological Surface // Planta,1997, v. 202, pp. 1-8. EDN: XKKAPE
24. Gorb S.N., Gorb E.V. Anti-icing strategios of plant surfaces: the ice formation on leaves vizualized by Cruo-SEM experiment // The Science of Nature, 2022, v. 109, article 24.
25. McGorty R., Fung J., Kaz D., Manoharan V.N. Colloidal self-assembly at an interface // Materials Today, 2010, v. 13, no. 6, pp. 34-38. EDN: ODVJLB
26. Agbenyega J. A window that washes itself: Nanotechnology. DOI: 10.1016/S1369-7021(10)70025-0
27. Малкин А.Я., Патлажан С.А., Куличихин В.Г. Физико-химические явления, приводящие к скольжению жидкости по твердой поверхности // Успехи химии, 2019. № 88(3). С. 319-349. EDN: VXWIRT
28. Muller M., Hrabe P., Choteborsky R., Herak D. Evaluation of factors influencing adhesive bond strength // Res. Agr. Eng., 2006, v. 52, pp. 30-37.
29. Hong X., Gao X., Jiang L. Application of superhydrophobic Surface with High Adhesive Force in No Lost Transport of Superparamagnetic Microdroplet // J. Am. Chem. Soc, 2007, v. 129 (6), pp. 1478-1479.
30. Li X., Bista P., Stetten A.Z., Bonart H. Spontaneous charging affects the motion of slidsing drops // Nature Physics, v. 18(6), pp. 1-7. DOI: 10.1038/s41567-022-01563-6
31. Шилова О.А., Халаман В.В., Нгуен В.Чи., Кондратенко Ю.А., Глебова И.Б., Соколов Г.С., Вощиков В.И., Полетаев К.А., Кочина Т.А. Влияние состава и состояния поверхности противообрастающих покрытий на степень биообрастания по результатам климатических морских испытания в тропиках и около полярного круга // Химия для биологии, медицины, экологии и сельского хозяйства: сб. тезисов докладов 3 Междунар. симпозиума ISCHEM-2024, 5-7 июня 2024 г. Санкт-Петербург: Лема, 2024. С. 34-35. EDN: TFIZYO
32. Vinogradova O.I., Dubov A.L. Superhydrophobic textures fof microfluidics // Mendeleev Commun, 2012, v. 19, pp. 229-237.
33. Bing W., Wang H., Tian L., Zhao J., Jin H., Du W., Ren L. Small Structure, Large effect: Functional Surfaces inspired by Salvinia Leaves, 2021, v. 2, iss. 9, p. 2100079. DOI: 10.1002/sstr.202100079
34. Boinovich L.B., Emelyanenko A.M. Resent progress in understanding the anti-icing behavior of materials // Adv. Colloid Interfacew Sci., 2024, v. 323, p. 103057. DOI: 10.1016/j.cis.2023.103057
35. Belyaev A.V., Vinogradova O.I. Electro-osmosis on Anisotropic Superhydrophobic Surface // Phys.Rev. Letters, 2011, v. 107, p. 098301 (1-4). EDN: PDYRFZ
36. Gu Z., Li. S., Zhang F., Wang Sh. Understanding Surface Adhesion in Nature: A Peeling Model // Adv. Sci. 2016, v. 3, p. 1500327. DOI: 10.1002/advs.201500327 EDN: WUTJUM
37. Kestelman V.N., Jevdokimov J.M. Einige neue gtsichtspunke zu adhasionsbeziehungen // Plaste und kautschuk, 1992, v. 39, no. 10, pp. 345-346.
38. Barthwal S., Uniyal S., Barthwal S. Nature-Inspired Superhydrophobic Coating Materials: Drawing Inspiration from Nature for Enhanced Functionality // Micromachines, 2024, v. 15(3), p. 391. DOI: 10.3390/mi15030391 EDN: WRGNPW
39. Новиков И.А. Исследование особенностей гидрофобно-гидрофильных свойств антиобледенительных покрытий методами АСМ // Наука настоящего и будущего: сб. материалов конф. Х науч.-практ. конф. с междунар. участием для студентов, аспирантов, молодых ученых, т. 1, Санкт-Петербург, 19-20 мая 2022 г.: Изд-во СПбГЭТУ “ЛЭТИ”, 2022. С. 108-111.
40. Huang G., Yengannagari A.R., Matsumori K., Patel P., Datla A., Trindade K., Amarsanaa E., Zhao T., Köhler U., Busko D., Richards B.S. Radioactive cooling and in door light management and self-cleaning polymer based metamaterial // Nature Communications, 2024, v. 15 (1), article number 3798. DOI: 10.1038/s41467-024-48150-2 EDN: ZXLWIC
41. Salatto D., Huang Z., Benziger P.T., Carrillo J.-M. Structure-based Design of Dual Bactericidal and Bacteria-Releasing Nanosurfaces // ACS Appl. Mater.Interfaces, 2023, v. 15, iss. 2, pp. 3420-3432. DOI: 10.1021/acsami/2cx18121 EDN: JJGAUY
42. Кричевский Г.Е. Учимся мудрости у природы. М.: Сам полиграфист, 2015. 151 с.
43. Чащухин В.Г. Движение миниатюрного робота в ограниченном пространстве: дис.. канд. физ.-мат. наук. Учреждение Российской академии наук Института проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН. М., 2008. EDN: NQFOUV
44. Нажипкызы М., Мансуров З.А. Супергидрофобные материалы и покрытия: обзор // Горение и плазмохимия, 2020. № 18. С. 163-189. EDN: JCGSSV
45. Евдокимов Ю.М., Мещеряков А.В., Русских Д.В. Проблемы Арктического материаловедения (адгезия) // Клеи. Герметики. Технологии, 2022. № 11. С. 39-42. DOI: 10.31044/1813-7008-2022-0-4-39-42 EDN: GXKHVV
46. Евдокимов Ю.М., Прохоров В.Ю., Гудков М.А., Бамба Э.Ж. Адгезия на ювенильных и подобных контактах // Современные достижения в области клеев и герметиков: материалы, сырье, технологии: сб. трудов Тезисы докладов IV Междунар. науч.-техн. конф., 26-28 сентября 2023 года, Дзержинск. Нижний Новгород: ИП Гладкова Оксана Викторовна, 2023, с. 265-267.
47. Kraus D., Manson J. Adhesion of polyethylene and poly-styrene to steel // Polymer JU. Sci., 1951, v. 6, p. 625.
48. Lo C-W, Sahoo V., Lu M-C. Control of Ice Formation // ACS Nano, Febrary 28, 2017, v. 11, iss. 3, pp. 2665-2674. DOI: 10.1021/acsnano.6b07348
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рассмотрено моделирование характеристик временных рядов, связанных с получением продовольственной продукции, на основе статистических методов. Проанализированы характеристики временных рядов, разделенные на три группы по динамико-стохастическим свойствам: 1) характеристики временных рядов, описываемые значимыми многоуровневыми трендами со значимыми коэффициентами регрессионных выражений; 2) характеристики временных рядов, обладающие более высоким рассеянием чем характеристики первой группы; 3) характеристики временных рядов, являющиеся случайными, или обладающие значимыми низкими коэффициентами автокорреляции, например, климатические и экологические. Приведены выявленные статистические закономерности рассмотренных характеристик. Предложен алгоритм стохастической оптимизации параметрической задачи производства продукции в условиях перехода значений характеристик временных рядов модели в события.
Представлены материалы исследований по выбору ингибиторов коррозии на основе экстрактов коры древесины. Определены оптимальные условия получения экстрактов из коры сосны и коры ели. Водные экстракты коры сосны и коры ели изучены в качестве ингибиторов кислотной коррозии стали марки Ст3. Коррозионные испытания образцов стали проведены в условиях, моделирующих промышленную соляно-кислотную промывку и очистку варочного и теплообменного оборудования от накипи и отложений в целлюлозно-бумажной промышленности. Установлена высокая защитная эффективность предложенных зеленых ингибиторов.
Рассмотрены предпосылки территориального развития образовательно-оздоровительной платформы в зоне лечебно-оздоровительных учреждений города Воронежа. Приведены теоретические и практические особенности формирования территориального развития образовательно-оздоровительной платформы на базе детских лагерей отдыха. Указаны основные типы и объемно-планировочные структуры формирования загородных детских рекреационных комплексов. Проанализированы современное состояние и перспективы развития детских лагерей отдыха в Воронежской области. Выявлены градостроительные и функциональные требования к объектам рекреации, предназначенным для детей. Разработана концептуальная модель образовательно-оздоровительной платформы на базе детских лагерей отдыха.
Предложено деление декоративных травянистых растений многолетней культуры на следующие группы по динамике габитуса с учетом их феноритмотипов: структурные; нестабильно-декоративные (весеннего, весенне-осеннего, летнего, летне-осеннего, осеннего типа роста); стабильно-декоративные. Представлен обзор коллекции многолетних декоративных травянистых растений с распределением их по группам динамики габитуса. Приведены примеры растений для каждой группы с распределением по феноритмотипам. Рассмотрены рекомендации по содержанию растений разных групп в цветочных композициях. Предложены подходы к подбору ассортимента растений при разработке проектов цветочного оформления с учетом динамики их габитуса.
Представлены результаты сравнительного анализа состояния производства основных направлений лесохозяйственного сектора экономики и дана их оценка. Приведено обоснование тенденций изменения финансовой результативности. Выявлены причины снижения инвестиционной привлекательности и конкурентоспособности отдельных видов продукции, производимых предприятиями лесного комплекса. Разработаны предложения по формированию кадровой политики и подготовке профессиональных специалистов в соответствии с отраслевой спецификой.
Проанализированы архивные материалы, касающиеся фенологических наблюдений Г. Э. Иоганзена (1866-1930), профессора Томского государственного университета (кафедра сравнительной анатомии и зоологии позвоночных), выдающегося зоолога, орнитолога, энтомолога, фенолога. Проведен сравнительный анализ опубликованных и неопубликованных работ. Установлено, что в публикациях, посвященных творчеству ученого, имеются неточности. В ходе сравнительного анализа опубликованных и не опубликованных работ Г. Э. Иоганзена выявлено несколько автографов, которые не упоминаются в специальной литературе. Показано, что заметки Г. Э. Иоганзена имеют не только научную, но историко-культурную ценность, а некоторые из них могут служить косвенными свидетельствами использования в озеленении города отдельных видов древесных растений, иногда указаны даже конкретные места их произрастания. Приведены фрагменты рукописи «Начала томской фенологии», содержащие данные о средних многолетних датах наступления фенофаз у некоторых местных и интродуцированных видов древесных растений.
Представлены результаты исследований состояния насаждений березы повислой ( Betula pendula Roth) на территории Уфимского промышленного центра. Цель исследования - охарактеризовать сезонную изменчивость листьев березы среднелистной и мелколистной форм, произрастающих в условиях преобладающего нефтехимического загрязнения окружающей среды Уфимского промышленного центра. Относительное жизненное состояние насаждений в промышленной зоне и в селитебно-рекреационной зоне характеризуется как «здоровое». Использован интегральный показатель стабильности развития листьев березы. Применен новый методический подход, при котором исследования проводились на маркированных деревьях березы на маркированных листьях в период с июня по сентябрь 2022 г. Установлено, что по величине интегрального показателя стабильности развития насаждения (июнь - сентябрь) на территории промышленной зоны насаждения березы повислой соответствуют 5 баллам шкалы и показателю «критическое значение», а на территории селитебно-рекреационной зоны состояние насаждений соответствует 3 баллам, что обычно наблюдается в «загрязненных районах». Впервые выявлены морфологические отклонения в развитии листьев березы в течение вегетационного периода в промышленной зоне, и в селитебно-рекреационной зоне Уфимского промышленного центра. Анализ морфологических изменений листовых пластин березы в течение вегетационного сезона свидетельствует об индивидуальной траектории сезонного развития отдельных листьев как у среднелистной формы, так и у мелколистной формы. При этом изменения отдельных параметров листа в сезонной динамике согласуются с физиологической активностью и адаптивными реакциями листьев на загрязнение окружающей среды - в наибольшей степени повреждаются вершина и периферийная часть листа. При обосновании лесохозяйственных мероприятий в городских условиях целесообразно осуществлять оценку состояния отдельных деревьев и насаждений с учетом экологической видоспецифичности, изменчивости и устойчивости березы повислой.
Представлены результаты изучения современного состояния сосновых насаждений в пригородных лесах г. Барнаула, являющихся частью Барнаульского ленточного бора. Описано текущее состояние основных компонентов насаждений - древостоя, подроста, подлеска, напочвенного покрова. Установлены региональные фоновые значения содержания тяжелых металлов в образцах почвы, древесины и хвои сосновых насаждений. Определено, что ведущим антропогенным фактором в зеленой зоне г. Барнаула является рекреация, а не техногенное загрязнение. Указано, что на всем протяжении массива разновозрастные древостои сосны характеризуются ослабленным состоянием, в основном по причине отсутствия своевременных рубок ухода и выборочных рубок. Показано ослабление подроста сосны вблизи черты города вследствие рекреации и даже его отсутствие на отдельных участках по причине заглушения подлеском из клена. Установлено увеличение доли синантропных видов растений в составе подлеска и напочвенного покрова в пределах данных насаждений по мере приближения к черте города. Составлена оригинальная шкала по ключевым показателям насаждений, согласно которой сосняки зеленой зоны г. Барнаула относятся к среднему и высокому классам антропогенной структурной устойчивости.
Приведена сравнительная характеристика запасов углерода живого напочвенного покрова между участками с различными лесорастительными условиями, расположенными на опытной территории Караульного участкового лесничества в пригородной зоне Красноярска. Установлено, что максимальное накопление запасов углерода живого напочвенного покрова приурочено к открытым (безлесным) участкам, а также к сосняку папоротниково-крупнотравному. Отмечено значительное депонирование углерода в сосняке бруснично-зеленомошного типа, поскольку в аккумуляцию углерода живого напочвенного покрова существенный вклад вносит моховой ярус. Установлена тесная связь между относительной полнотой и конверсионными коэффициентами для участков с различными лесорастительными условиями.
Представлены результаты комплексной оценки депонирования углерода лесными культурами ели европейской ( Picea abies (L.) H. Karst.) в раннем возрасте на территории восточной части Вологодской области. Проанализирован видовой состав древесно-кустарниковой растительности на вырубках. Приведено описание видового состава живого напочвенного покрова на пробных площадях, заложенных в участках лесных культур различного возраста. Определена общая фитомасса лесных культур ели в зависимости от их возраста. Установлено увеличение ежегодных приростов по высоте после достижения возраста старше 5 лет. Приведены основные таксационные характеристики и количественные данные по объему депонирования углерода в лесных культурах ели возрастом от 1 до 8 лет.
Приведены результаты испытания полусибсовых потомств плюсовых деревьев сосны обыкновенной в испытательных культурах трех генераций, созданных в северной части Казахского мелкосопочника (Акмолинская область, Северный Казахстан). Определена сохранность деревьев полусибсов в испытательных культурах в возрасте 36…37 лет, которая в среднем составила 55,67 % Выявлено, что потомство первой генерации превысило высоту потомств второй и третьей генераций на 15,35…15,95 %, но по диаметру ствола оказалось меньше на 7,55…8,31 %. Определена доля семей с превышением показателей над контрольными образцами на достоверном уровне (р ˂ 0,05) по высоте дерева - 42,03 % и по диаметру ствола - 9,65 %. Установлен селекционный эффект по высоте ствола в среднем на уровне 7,39 % (1,29 м), а по диаметру ствола - 14,10 % (2,79 см). Установлено, что менее половины (47,12 %) отобранных и испытываемых плюсовых деревьев сосны обыкновенной проявили стабильность по показателям роста в полусибсовом потомстве.
Представлены результаты исследования пигментного состава листьев представителей рода Береза ( Betula L.): березы повислой ( Betula pendula Roth) и березы карельской ( Betula pendula var. carelica Merckl.). Установлены незначительные различия средних значений суммарного содержания пигментов каждого исследованного растения. Выявлено незначительное преимущество содержания пластидных пигментов у аборигенного вида по сравнению с интродуцированным. Определено преобладание хлорофилла b над хлорофиллом a у обоих растений. Зафиксированы различия изученных представителей рода Береза по содержанию и соотношению пластидных пигментов, подтверждена их существенность. Отмечено достоверное влияние различий в принадлежности сравниваемых образцов к типичной форме и разновидности березы с декоративной текстурой древесины на формирование фенотипической изменчивости. Доказаны обусловленность генотипическая фенотипических различий изученных представителей рода Береза по содержанию и соотношению пластидных пигментов и фактическая обоснованность их близкого произрастания в однородных лесных условиях. Указано сильное влияние неорганизованных факторов, иногда имеющих преобладающий характер.
Статистика статьи
Статистика просмотров за 2026 год.
Издательство
- Издательство
- МГТУ им. Н.Э. Баумана
- Регион
- Россия, Москва
- Почтовый адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- Юр. адрес
- 105005, г. Москва, вн. тер. г. муниципальный округ Басманный, ул. 2-я Бауманская, д. 5, с. 1
- ФИО
- Гордин Михаил Валерьевич (Ректор)
- E-mail адрес
- bauman@bmstu.ru
- Контактный телефон
- +7 (499) 2636377
- Сайт
- https://bmstu.ru/