Изучение влияния поверхностных наноразмерных газовых структур на скорость замерзания воды и смачиваемость металлических и оксидных субстратов

Abstract

В результатах экспериментов с каплей холодной воды и «теплой» подложкой (ВОПГ, нержавеющая сталь, Ti, TiO2, SiO2) найдено, что увеличение числа и размера поверхностных газовых нанопузырьков при увеличении разности температур вода-подложка приводит к снижению гидрофобности поверхности. Установлено, что чем выше шероховатость поверхности субстрата, тем меньше время замерзания воды на нем. На поверхности ВОПГ, при наличии на границе раздела т-ж заранее сгенерированных газовых нанопузырьков, наблюдалось длительное, до ≈ 100 мин, существование капли переохлажденной жидкости, что можно объяснить тем, что более крупные газовые нанопузырьки экранируют поверхностные неоднородности ВОПГ, которые служат центрами нуклеации льда

In a series of experiments using thermal gradient “cool water-warm substrate”, an increase of number and sizes of surface gaseous nanostructures during an increase of the temperature difference was found to give rise to a decrease of surface hydrophobicity. It was established that the higher the surface inhomogeneity, the shorter the time of water freezing. In case of HOPG, an extremely long lifetime of overcooled to -20 °С water of ~100 min was observed when surface gas nanostructures persisted. This can be understood in terms of a “gas screening” of surface inhomogeneity which could potentially act as ice nucleation centers