Ultrahydrophobicity
रसायन विज्ञान और सामग्री विज्ञान में, अल्ट्राहाइड्रोफोबिक (या सुपरहाइड्रोफोबिक) सतह अत्यधिक हाइड्रोफोबिक होती हैं, यानी गीली करना बेहद मुश्किल होता है। एक अल्ट्राहाइड्रोफोबिक पदार्थ पर पानी की बूंद के संपर्क कोण 150° से अधिक होते हैं। कमल के पौधे के सुपरहाइड्रोफोबिक पत्तों के बाद इसे कमल प्रभाव के रूप में भी जाना जाता है। इस प्रकार की सतहों पर टकराने वाली एक बूंद एक लोचदार गेंद की तरह पूरी तरह से पलट सकती है। उछाल वाली बूंदों की अंतःक्रियाओं को विशेष सुपरहाइड्रोफोबिक सतहों का उपयोग करके और कम किया जा सकता है जो समरूपता टूटने, पैनकेक उछाल या वाटरबोल उछाल को बढ़ावा देते हैं। 1805 में, थॉमस यंग ने एक गैस से घिरी चिकनी ठोस सतह पर स्थित एक द्रव की बूंद पर कार्य करने वाले बलों का विश्लेषण करके संपर्क कोण θ को परिभाषित किया। जहाँ = ठोस और गैस के बीच अंतर-मुख तनाव = ठोस और तरल के बीच अंतर-मुख तनाव = तरल और गैस के बीच अंतर-मुख तनाव θ को संपर्क कोण गोनियोमीटर का उपयोग करके मापा जा सकता है। वेन्जेल ने निर्धारित किया कि जब तरल सूक्ष्म संरचित सतह के साथ अंतरंग संपर्क में होता है, तो θ, θW * में बदल जाएगा जहां r अनुमानित क्षेत्र के वास्तविक क्षेत्र का अनुपात है। वेन्जेल के समीकरण से पता चलता है कि एक सतह की सूक्ष्म संरचना सतह की प्राकृतिक प्रवृत्ति को बढ़ाती है। एक हाइड्रोफोबिक सतह (जिसका मूल संपर्क कोण 90° से अधिक होता है) सूक्ष्म संरचित होने पर अधिक हाइड्रोफोबिक हो जाता है-इसका नया संपर्क कोण मूल से अधिक हो जाता है। हालांकि, एक हाइड्रोफिलिक सतह (जिसका मूल संपर्क कोण 90° से कम है) सूक्ष्म संरचित होने पर अधिक हाइड्रोफिलिक हो जाता है-इसका नया संपर्क कोण मूल से कम हो जाता है। कैसी और बैक्सटर ने पाया कि यदि तरल को सूक्ष्म संरचनाओं के शीर्ष पर निलंबित किया जाता है, तो θ, θCB * में बदल जाएगा जहां φ ठोस का क्षेत्रफल अंश है जो तरल को छूता है। वेन्जेल राज्य की तुलना में कैसी-बैक्सटर राज्य में तरल अधिक गतिशील है। यह भविष्यवाणी की जा सकती है कि दोनों समीकरणों के साथ नए संपर्क कोण की गणना करके वेन्ज़ेल या कैसी-बैक्सटर अवस्था मौजूद होनी चाहिए या नहीं। मुक्त ऊर्जा तर्क के न्यूनतमकरण से, वह संबंध जो छोटे नए संपर्क कोण की भविष्यवाणी करता है, वह स्थिति है जिसके अस्तित्व में होने की सबसे अधिक संभावना है। गणितीय रूप से कहा गया है कि कैसी-बैक्सटर अवस्था के अस्तित्व के लिए, निम्नलिखित असमानता सही होनी चाहिए। कैसी-बैक्सटर अवस्था के लिए हाल ही में एक वैकल्पिक मानदंड यह दावा करता है कि कैसी-बैक्सटर अवस्था तब मौजूद होती है जब निम्नलिखित 2 मानदंडों को पूरा किया जाता हैः 1) संपर्क रेखा बल असमर्थित बूंदों के वजन के शरीर बलों को पार करते हैं और 2) सूक्ष्म संरचनाएं तरल को रोकने के लिए पर्याप्त लंबी होती हैं जो सूक्ष्म संरचनाओं को सूक्ष्म संरचनाओं के आधार को छूने से रोकती हैं। संपर्क कोण स्थिर हाइड्रोफोबिसिटी का एक उपाय है, और संपर्क कोण हिस्टैरिसीस और स्लाइड कोण गतिशील उपाय हैं। संपर्क कोण हिस्टैरिसीस एक ऐसी घटना है जो सतह की विषमता को दर्शाती है। जब एक पिपेट एक ठोस पर एक तरल को इंजेक्ट करता है, तो तरल कुछ संपर्क कोण बनाएगा। जैसे-जैसे पिपेट अधिक तरल इंजेक्ट करेगा, बूंद की मात्रा बढ़ेगी, संपर्क कोण बढ़ेगा, लेकिन इसकी तीन चरण की सीमा तब तक स्थिर रहेगी जब तक कि यह अचानक बाहर की ओर नहीं बढ़ती। बाहर की ओर बढ़ने से ठीक पहले बूंद के संपर्क कोण को आगे बढ़ने वाला संपर्क कोण कहा जाता है। घटते संपर्क कोण को अब तरल को बूंद से वापस बाहर निकालकर मापा जाता है। बूंद की मात्रा कम हो जाएगी, संपर्क कोण कम हो जाएगा, लेकिन इसकी तीन चरण की सीमा तब तक स्थिर रहेगी जब तक कि यह अचानक अंदर की ओर कम नहीं हो जाती। अंदर की ओर गिरने से ठीक पहले बूंद के संपर्क कोण को घटता संपर्क कोण कहा जाता है। संपर्क कोणों के आगे बढ़ने और कम होने के बीच के अंतर को संपर्क कोण हिस्टैरिसीस कहा जाता है और इसका उपयोग सतह की विषमता, खुरदरापन और गतिशीलता को चिह्नित करने के लिए किया जा सकता है। जो सतह सजातीय नहीं हैं, उनमें डोमेन होंगे जो संपर्क रेखा की गति को बाधित करते हैं। स्लाइड कोण हाइड्रोफोबिसिटी का एक और गतिशील माप है और इसे सतह पर एक बूंद जमा करके और सतह को तब तक झुकाकर मापा जाता है जब तक कि बूंद खिसकना शुरू नहीं हो जाती। कैसी-बैक्सटर अवस्था में तरल पदार्थ आम तौर पर वेंज़ेल अवस्था की तुलना में निचले स्लाइड कोण और संपर्क कोण हिस्टैरिसीस प्रदर्शित करते हैं। एक सरल मॉडल का उपयोग सिंथेटिक सूक्ष्म या नैनो-निर्मित सतह की सशर्त स्थिति (वेंजेल या कैसी-बैक्सटर), संपर्क कोण और संपर्क कोण हिस्टैरिसीस के लिए प्रभावशीलता की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है। इस मॉडल का मुख्य कारक संपर्क रेखा घनत्व, λ है, जो किसी दिए गए इकाई क्षेत्र पर आयतन की कुल परिधि है। महत्वपूर्ण संपर्क रेखा घनत्व λC शरीर और सतह बलों के साथ-साथ बूंद के अनुमानित क्षेत्र का एक कार्य है। जहाँ ρ = तरल बूंद का घनत्व g = गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण V = तरल बूंद का आयतन θa = आगे बढ़ रहा स्पष्ट संपर्क कोण θa, 0 = एक चिकने सब्सट्रेट का आगे बढ़ रहा संपर्क कोण γ = तरल का सतह तनाव w = टावर दीवार कोण यदि λ> λC, बूंदें कैसी-बैक्सटर अवस्था में निलंबित होती हैं। अन्यथा, बूंद वेंज़ेल अवस्था में गिर जाएगी। कैसी-बैक्सटर अवस्था में अद्यतन अग्रिम और घटते संपर्क कोणों की गणना करने के लिए, निम्नलिखित समीकरणों का उपयोग किया जा सकता है। वेन्जेल अवस्था के साथ भीः जहां λp = एसपेरिटिस θr पर संपर्क रेखा का रैखिक अंश, 0 = एक चिकनी सब्सट्रेट का घटता संपर्क कोण θएयर = तरल और हवा के बीच संपर्क कोण (आमतौर पर 180° माना जाता है) एकात्मक बनाम पदानुक्रमित खुरदरापन संरचना एम. नोसोनोव्स्की और बी. भूषण ने सूक्ष्म और नैनो खुरदरापन की एकात्मक (गैर-पदानुक्रमित) संरचनाओं और पदानुक्रमित संरचनाओं (नैनो खुरदरापन से ढकी सूक्ष्म खुरदरापन) के प्रभाव का अध्ययन किया। उन्होंने पाया कि पदानुक्रमित संरचना न केवल एक उच्च संपर्क कोण के लिए आवश्यक थी, बल्कि जल-ठोस और जल-वायु इंटरफेस (समग्र इंटरफेस) की स्थिरता के लिए आवश्यक थी। एक बाहरी गड़बड़ी के कारण, तरल-वायु इंटरफेस पर एक स्थायी केशिका तरंग बन सकती है। यदि केशिका तरंग का आयाम ऐस्पेरिटी की ऊंचाई से अधिक है, तो तरल ऐस्पेरिटी के बीच की घाटी को छू सकता है; और यदि वह कोण जिसके नीचे तरल ठोस के संपर्क में आता है, वह एच0 से अधिक है, तो तरल के लिए घाटी को भरना ऊर्जावान रूप से लाभदायक है। केशिका तरंगों का प्रभाव तरंग आयाम की तुलना में ऊंचाई वाले छोटे एसपेरिटियों के लिए अधिक स्पष्ट होता है। इसका एक उदाहरण एकात्मक खुरदरापन के मामले में देखा जाता है, जहां एस्पेरिटी का आयाम बहुत कम होता है। यही कारण है कि एकात्मक इंटरफेस की अस्थिरता की संभावना बहुत अधिक होगी। हालांकि, हाल के एक अध्ययन में, इयाल बिट्टौन और अब्राहम मरमुर ने पाया कि बहुस्तरीय खुरदरापन सुपरहाइड्रोफोबिसिटी के लिए आवश्यक नहीं है, बल्कि सतह की यांत्रिक स्थिरता के लिए फायदेमंद है। प्रकृति में उदाहरण प्रकृति में पाए जाने वाले कई बहुत ही हाइड्रोफोबिक पदार्थ कैसी के नियम पर निर्भर करते हैं और सबमाइक्रोमीटर स्तर पर द्विभासी होते हैं। कुछ पौधों पर महीन बाल हाइड्रोफोबिक होते हैं, जिन्हें प्रकाश संश्लेषक सतहों से सूर्य के प्रकाश को रोकने वाली गंदगी को आकर्षित करने और हटाने के लिए पानी के विलायक गुणों का दोहन करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस कमल प्रभाव से प्रेरित होकर, कई कार्यात्मक सुपरहाइड्रोफोबिक सतहों का विकास किया गया है। वाटर स्ट्राइडर ऐसे कीट हैं जो पानी की सतह की परत पर रहते हैं, और उनके शरीर हाइड्रोफ्यूज नामक विशेष बालों के ढेर के कारण प्रभावी रूप से अस्वच्छ होते हैं; उनके शरीर की कई सतह इन विशेष "बालों के ढेर" से ढकी होती हैं, जो इतने करीब से फैले छोटे बालों से बनी होती हैं कि प्रति मिमी एक हजार से अधिक माइक्रोहेयर होते हैं, जो एक हाइड्रोफोबिक सतह बनाता है। इसी तरह की जलभृत सतहों को अन्य कीड़ों में जाना जाता है, जिसमें जलीय कीड़े भी शामिल हैं जो अपना अधिकांश जीवन जलमग्न रहते हैं, जिसमें जलभक्षी बाल अपने श्वसन तंत्र में पानी के प्रवेश को रोकते हैं। छिपकलियों की कुछ प्रजातियों की त्वचा की सतह, जैसे कि गेकोस और एनोल, को भी अत्यधिक हाइड्रोफोबिक के रूप में प्रलेखित किया गया है, और यह आत्म-सफाई या पानी के नीचे सांस लेने में सुविधा प्रदान कर सकता है। कुछ पक्षी अपने हाइड्रोफोबिक पंख कोटिंग के कारण महान तैराक होते हैं। पेंगुइन हवा की एक परत में लेपित होते हैं और पानी से बाहर कूदने और ऊँची जमीन पर उतरने की आवश्यकता होने पर तेजी से उस फंसी हुई हवा को छोड़ सकते हैं। तैरते समय एयर कोट पहनना खिंचाव को कम करता है और गर्मी अवरोधक के रूप में भी काम करता है। हाल के शोध डेट्रे और जॉनसन ने 1964 में पाया कि सुपरहाइड्रोफोबिक कमल प्रभाव की घटना खुरदरी हाइड्रोफोबिक सतहों से संबंधित थी, और उन्होंने पैराफिन या टी. एफ. ई. टेलोमेर के साथ लेपित कांच के मोतियों के प्रयोगों के आधार पर एक सैद्धांतिक मॉडल विकसित किया। सुपरहाइड्रोफोबिक माइक्रो-नैनोस्ट्रक्चर्ड सतहों के स्व-सफाई गुण की सूचना 1977 में दी गई थी। परफ्लोरोआल्किल, परफ्लोरोपोलाइथर और आर. एफ. प्लाज्मा निर्मित सुपरहाइड्रोफोबिक सामग्री विकसित की गई, जिनका उपयोग इलेक्ट्रोवेटिंग के लिए किया गया और 1986 और 1995 के बीच जैव-चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए व्यावसायीकरण किया गया। 1990 के दशक के मध्य से अन्य प्रौद्योगिकी और अनुप्रयोग उभरे हैं। एक या दो चरणों में लागू एक टिकाऊ सुपरहाइड्रोफोबिक पदानुक्रमित संरचना का खुलासा 2002 में किया गया था, जिसमें नैनो-आकार के कण ≤100 नैनोमीटर शामिल थे, जो माइक्रोमीटर-आकार की विशेषताओं या कणों वाली सतह को आच्छादित करते थे। छोटे कणों को यांत्रिक घर्षण से बचाने के लिए बड़े कणों को देखा गया। टिकाऊ, ऑप्टिकल रूप से पारदर्शी सुपरहाइड्रोफोबिक और ओलियोफोबिक कोटिंग्स को 2012 में विकसित किया गया था जिसमें 10 से 100 एनएम आकार की सीमा में नैनो कण शामिल थे। सुपरहाइड्रोफोबिसिटी में अनुसंधान ने हाल ही में एक पत्र के साथ गति पकड़ी है जिसमें मानव निर्मित सुपरहाइड्रोफोबिक नमूनों की सूचना दी गई है जो एल्किलकेटीन डाइमर (एकेडी) को नैनोस्ट्रक्चर्ड फ्रैक्टल सतह में ठोस होने की अनुमति देते हैं। कई शोधपत्रों ने तब से सुपरहाइड्रोफोबिक सतहों के उत्पादन के लिए निर्माण विधियों को प्रस्तुत किया है जिसमें कण निक्षेपण, सोल-जेल तकनीक, प्लाज्मा उपचार, वाष्प निक्षेपण और कास्टिंग तकनीक शामिल हैं। शोध प्रभाव के लिए वर्तमान अवसर मुख्य रूप से मौलिक अनुसंधान और व्यावहारिक विनिर्माण में निहित है। वेन्जेल और कैसी-बैक्सटर मॉडल की प्रयोज्यता के बारे में हाल ही में बहसें सामने आई हैं। वेंजेल और कैसी-बैक्सटर मॉडल के सतह ऊर्जा परिप्रेक्ष्य को चुनौती देने और संपर्क रेखा परिप्रेक्ष्य को बढ़ावा देने के लिए डिज़ाइन किए गए एक प्रयोग में, पानी की बूंदों को एक खुरदरे हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में एक चिकने हाइड्रोफोबिक स्थान, एक चिकने हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में एक खुरदरे हाइड्रोफोबिक स्थान और एक हाइड्रोफोबिक क्षेत्र में एक हाइड्रोफिलिक स्थान पर रखा गया था। प्रयोगों से पता चला कि संपर्क रेखा पर सतह रसायन विज्ञान और ज्यामिति ने संपर्क कोण और संपर्क कोण हिस्टैरिसीस को प्रभावित किया, लेकिन संपर्क रेखा के अंदर सतह क्षेत्र का कोई प्रभाव नहीं पड़ा। एक तर्क यह भी प्रस्तावित किया गया है कि संपर्क रेखा में दांतेदारपन में वृद्धि बूंद की गतिशीलता को बढ़ाती है। संपर्क रेखा में दांतेदारपन को प्रयोगात्मक रूप से मापने के लिए एक विधि कम पिघलने वाले तापमान धातु का उपयोग करती है जिसे पिघलाया जाता है और सूक्ष्म/नैनो संरचित सतहों पर जमा किया जाता है। जब धातु ठंडा हो जाता है और ठोस हो जाता है, तो इसे सतह से हटा दिया जाता है, पलट दिया जाता है और संपर्क रेखा सूक्ष्म ज्यामिति के लिए निरीक्षण किया जाता है। ट्यूनेबल वेटाबिलिटी के साथ एक सतह बनाने के लिए कुछ प्रयास किए गए हैं। स्वतःस्फूर्त बूंद गतिशीलता के उद्देश्य से, सतह की मुक्त ऊर्जा को धीरे-धीरे बढ़ाने के लिए एक सतह को अलग-अलग मीनार की चौड़ाई और अंतराल के साथ बनाया जा सकता है। प्रवृत्ति से पता चलता है कि जैसे-जैसे मीनार की चौड़ाई बढ़ती है, मुक्त ऊर्जा बाधा बड़ी हो जाती है और संपर्क कोण गिर जाता है, जिससे सामग्री की हाइड्रोफोबिसिटी कम हो जाती है। मीनार के बीच की दूरी बढ़ने से संपर्क कोण बढ़ेगा, लेकिन मुक्त ऊर्जा बाधा भी बढ़ेगी। बूंदें स्वाभाविक रूप से कमजोर हाइड्रोफोबिसिटी वाले क्षेत्रों की ओर बढ़ती हैं, इसलिए एक बूंद को अनायास एक स्थान से दूसरे स्थान पर ले जाने के लिए, आदर्श सतह में छोटे चौड़े मीनार होंगे जिनमें बड़े अंतराल के साथ छोटे चौड़े मीनार होंगे। इस सहज गति के लिए एक चेतावनी स्थिर बूंदों का चलने के लिए प्रतिरोध है। प्रारंभिक बूंद गति के लिए एक बाहरी उत्तेजना की आवश्यकता होती है, जो सतह के कंपन के रूप में बड़ी या एक साधारण सिरिंज "धक्का" के रूप में छोटी होती है क्योंकि यह सुई से निकलती है। आसानी से ट्यून करने योग्य आर्द्रता का एक उदाहरण विशेष विकसित कपड़ों के साथ पाया जाता है। एक डुबकी-लेपित वाणिज्यिक कपड़े को फैलाने से, संपर्क कोणों को आमतौर पर बढ़ने दिया जाता था। यह मुख्य रूप से मीनार की दूरी में वृद्धि के कारण होता है। हालाँकि, यह प्रवृत्ति उच्च तनाव के साथ अधिक हाइड्रोफोबिसिटी की ओर जारी नहीं है। आखिरकार, कैसी-बैक्सटर राज्य एक अस्थिरता तक पहुँच जाता है और कपड़े को भिगोते हुए वेंज़ेल राज्य में परिवर्तित हो जाता है। नैनो प्रौद्योगिकी में बायोमिमेटिक सुपरहाइड्रोफोबिक सामग्री का एक उदाहरण नैनोपिन फिल्म है। एक अध्ययन में एक वैनेडियम पेंटॉक्साइड सतह प्रस्तुत की गई है जो यूवी विकिरण के प्रभाव में सुपरहाइड्रोफोबिसिटी और सुपरहाइड्रोफिलिसिटी के बीच प्रतिवर्ती रूप से बदल सकती है। अध्ययन के अनुसार किसी भी सतह को गुलाब जैसे कणों के निलंबन के अनुप्रयोग द्वारा इस प्रभाव के लिए संशोधित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए एक इंकजेट प्रिंटर के साथ। एक बार फिर हाइड्रोफोबिसिटी इंटरलैमिनार एयर पॉकेट्स (2,1 एनएम दूरी से अलग) द्वारा प्रेरित होती है। यूवी प्रभाव को भी समझाया गया है। यूवी प्रकाश इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े बनाता है, जिसमें छेद जाली ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करते हुए सतह पर ऑक्सीजन रिक्तियां पैदा करते हैं जबकि इलेक्ट्रॉन कम हो जाते हैं। ऑक्सीजन रिक्तियों को पानी से पूरा किया जाता है और वैनेडियम सतह द्वारा यह जल अवशोषण इसे हाइड्रोफिलिक बनाता है। अंधेरे में विस्तारित भंडारण से, पानी ऑक्सीजन से बदल जाता है और हाइड्रोफिलिसिटी एक बार फिर खो जाती है। बायोमिमेटिक सतह के एक अन्य उदाहरण में आम पॉलीमर पॉली कार्बोनेट पर सूक्ष्म फूल शामिल हैं। सूक्ष्म/नैनो द्विआधारी संरचनाएँ (एम. एन. बी. एस.) कमल के पत्ते की विशिष्ट सूक्ष्म/नैनो संरचना का अनुकरण करती हैं। ये सूक्ष्म-फूल नैनोस्केल सुविधाएँ प्रदान करते हैं जो कम सतह ऊर्जा कोटिंग्स के उपयोग के बिना सतह की हाइड्रोफोबिसिटी को बढ़ाते हैं। आसपास की अलग-अलग सापेक्ष आर्द्रताओं पर वाष्प-प्रेरित चरण पृथक्करण के माध्यम से सुपरहाइड्रोफोबिक सतह के निर्माण से सतह के संपर्क कोण में भी इसी तरह का परिवर्तन हुआ। तैयार की गई सतहें 160° से अधिक संपर्क कोण प्रदान करती हैं, जिसमें विशिष्ट स्लाइडिंग कोण लगभग 10° होते हैं। हाल के एक अध्ययन में तारो के पत्ते पर सूक्ष्म संरचनाओं जैसे मधुकोश का पता चला है, जो पत्ते को सुपरहाइड्रोफोबिक बनाता है। इस अध्ययन में तारो पत्ती पर मापा गया संपर्क कोण लगभग 148 डिग्री है। कम सतह ऊर्जा कोटिंग्स भी एक सुपरहाइड्रोफोबिक सतह प्रदान कर सकते हैं। एक स्व-एकत्रित मोनोलेयर (एसएएम) कोटिंग ऐसी सतह प्रदान कर सकती है। हाइड्रोफोबिक सतह को बनाए रखने के लिए, सिर समूह सतह से निकटता से जुड़ते हैं, जबकि हाइड्रोफोबिक माइसेल्स सतह से बहुत दूर फैलते हैं। एस. ए. एम. की मात्रा में बदलाव करके आप एक सब्सट्रेट पर कोट करते हैं, कोई भी हाइड्रोफोबिसिटी की डिग्री को बदल सकता है। विशेष सुपरहाइड्रोफोबिक एसएएम में एक हाइड्रोफोबिक हेड समूह होता है जो सब्सट्रेट को बांधता है। इस तरह के एक काम में, 1-डोडेकेनेथियोल (डी. टी.) को एक समग्र सब्सट्रेट पर इकट्ठा किया जाता है, जिससे 170.3 ° के संपर्क कोण पैदा होते हैं। मोनोलेयर को यूवी स्रोत से भी हटाया जा सकता है, जिससे हाइड्रोफोबिसिटी कम हो जाती है। एक सरल निर्माण विधि ऑक्टाडेसिल्ट्रिक्लोरोसिलेन (ओटीएस) का उपयोग करके एक चरण में सूक्ष्म संरचना और कम सतह तनाव दोनों पैदा कर सकती है। सुपरहाइड्रोफोबिक सतह वाष्प परत को स्थिर बनाकर लीडेनफ्रॉस्ट प्रभाव को स्थिर करने में सक्षम हैं। एक बार वाष्प परत स्थापित हो जाने के बाद, शीतलन कभी भी परत को नहीं ढकता है, और कोई नाभिकीय क्वथनांक नहीं होता है; इसके बजाय परत धीरे-धीरे तब तक आराम करती है जब तक कि सतह ठंडा न हो जाए। नियंत्रित ज्यामिति के साथ सुपरहाइड्रोफोबिक बहुलक सतहों का निर्माण करना महंगा और समय लेने वाला हो सकता है, लेकिन वाणिज्यिक स्रोतों की एक छोटी संख्या अनुसंधान प्रयोगशालाओं के लिए नमूने प्रदान करती है। संभावित अनुप्रयोग सुपरहाइड्रोफोबिक पदार्थों पर हाल के सक्रिय शोध अंततः औद्योगिक अनुप्रयोगों की ओर ले जा सकते हैं। एक सुपरहाइड्रोफोबिक सतह बनाने के कुछ प्रयासों में कमल के पत्ते की सतह की नकल करना शामिल है, अर्थात् दो-स्तरीय विशेषता। इसके लिए सूक्ष्म-स्तरीय सतहों की आवश्यकता होती है जिनके ऊपर आमतौर पर नैनोस्केल सुविधाएँ होती हैं। उदाहरण के लिए, सोल-जेल तकनीक द्वारा सिलिका या टाइटेनिया कणों के साथ सूती कपड़े को कोटिंग करने की एक सरल दिनचर्या बताई गई है, जो कपड़े को यूवी प्रकाश से बचाती है और इसे सुपरहाइड्रोफोबिक बनाती है। इसी तरह, सिलिका नैनोकणों को पहले से ही हाइड्रोफोबिक कार्बन कपड़े के ऊपर जमा किया जा सकता है। कार्बन कपड़े को स्वाभाविक रूप से हाइड्रोफोबिक के रूप में पहचाना जाता है, लेकिन सुपरहाइड्रोफोबिक के रूप में अलग नहीं किया जाता है क्योंकि इसका संपर्क कोण 150° से अधिक नहीं होता है। सिलिका नैनोपार्टिकल्स के आसंजन के साथ, संपर्क कोण 162° तक प्राप्त किए जाते हैं। कार के विंडशील्ड और स्व-सफाई खिड़कियों के लिए पारदर्शी हाइड्रोफोबिक सामग्री विकसित करने के लिए सिलिका नैनो-कणों का उपयोग करना भी दिलचस्प है। नैनो-सिलिका के साथ पहले से ही पारदर्शी सतह को लगभग 1 डब्ल्यूटी% के साथ लेपित करके, बूंद संपर्क कोण को 12 डिग्री स्लाइडिंग कोण के साथ 168 डिग्री तक उठाया जा सकता है। रैखिक कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन सुपरहाइड्रोफोबिक बनाने के लिए एक कुशल दिनचर्या की सूचना दी गई है और इस प्रकार स्वयं सफाई की जाती है; ऐसी सतह पर जमा 99 प्रतिशत गंदगी आसानी से बह जाती है। पैटर्न वाली सुपरहाइड्रोफोबिक सतहों में लैब-ऑन-ए-चिप, माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों के लिए भी वादे हैं और सतह आधारित जैव विश्लेषण में काफी सुधार कर सकते हैं। कपड़ा उद्योग में, सुपरहाइड्रोफोबिसिटी 20 डिग्री या उससे कम के पानी के स्थिर रोल-ऑफ कोणों को संदर्भित करता है। लाइव अनुप्रयोग में सुपरहाइड्रोफोबिक प्रभाव का एक उदाहरण अमेरिका के कप में विशेष रूप से उपचारित नौकायन जैकेट का उपयोग करने वाली टीम अलिंगी है। उपचार पारंपरिक फ्लोरीन रसायन विज्ञान के संयोजन में माइक्रोमीटर आकार के कणों द्वारा बनाया जाता है। हाल ही में सुपर हाइड्रोफोबिक पेपर का विकास हुआ है जिसमें पेपर आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स और चिकित्सा उद्योग में इसके उपयोग के लिए अद्वितीय गुण हैं। कागज को एक जैविक मुक्त माध्यम में संश्लेषित किया जाता है जो इसे पर्यावरण के अनुकूल बनाता है। कागज में रोगाणुरोधी गुण होते हैं क्योंकि इसमें नमी नहीं होती है इसलिए यह इसे शल्य चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए एकदम सही बनाता है। यह पेपर पेपर आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग के लिए एक बड़ी सफलता हो सकती है। जलीय और कार्बनिक सॉल्वैंट्स के प्रति प्रतिरोध इसे इलेक्ट्रॉनिक सेंसर और चिप्स के विकास में एक आदर्श विकल्प बनाता है। त्वचा आधारित विश्लेषण का पता लगाना अब इलेक्ट्रोड को नुकसान पहुँचाए बिना और लगातार बदले बिना संभव है क्योंकि यह पेपर पसीने से प्रतिरक्षित होगा। अपने अंतहीन अनुप्रयोगों के साथ भौतिक विज्ञान के इस क्षेत्र में और अधिक अन्वेषण किया जाना निश्चित है। हाइड्रोफोबिक संरचनाओं और सामग्रियों का एक हालिया अनुप्रयोग सूक्ष्म ईंधन सेल चिप्स के विकास में है। ईंधन कोशिका के भीतर प्रतिक्रियाएँ अपशिष्ट गैस का उत्पादन करती हैं जिन्हें इन हाइड्रोफोबिक झिल्ली के माध्यम से बाहर निकाला जा सकता है। झिल्ली में कई सूक्ष्म गुहाएँ होती हैं जो गैस को बाहर निकलने देती हैं, जबकि इसकी हाइड्रोफोबिसिटी विशेषता तरल ईंधन को रिसने से रोकती है। अपशिष्ट गैस द्वारा पहले रखी गई मात्रा को बदलने के लिए अधिक ईंधन प्रवाहित होता है, और प्रतिक्रिया को जारी रखने की अनुमति दी जाती है। अल्ट्राहाइड्रोफोबिक सतहों का एक प्रसिद्ध अनुप्रयोग ऊष्मा विनिमायकों पर होता है, जहां वे बिजली संयंत्रों, हीटिंग और एयर कंडीशनिंग और विलवणीकरण की क्षमता के साथ बूंदों के गिरने में सुधार कर सकते हैं और यहां तक कि कूद-बूंदों के संघनन का कारण भी बन सकते हैं। दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड, जो आंतरिक रूप से हाइड्रोफोबिक सतहों को प्रदर्शित करने के लिए पाए जाते हैं, सतह कोटिंग्स का एक विकल्प प्रदान करते हैं, जिससे उच्च तापमान पर काम करने वाले हीट एक्सचेंजर्स के लिए ऊष्मीय रूप से स्थिर हाइड्रोफोबिक सतहों के विकास की अनुमति मिलती है। यह भी सुझाव दिया गया है कि सुपरहाइड्रोफोबिक सतहें बर्फ को पीछे हटा सकती हैं या बर्फ के संचय को रोक सकती हैं जिससे बर्फ फोबिसिटी की घटना होती है। हालांकि, हर सुपरहाइड्रोफोबिक सतह बर्फ से डरने वाली नहीं है और दृष्टिकोण अभी भी विकास के अधीन है। विशेष रूप से, नमूना किनारों द्वारा शुरू किए गए अवांछित अंतर-बूंद हिमांक तरंग प्रसार के परिणामस्वरूप पूरी सतह पर पाला बनना अपरिहार्य है। इसके अलावा, पाला बनने से सीधे तौर पर पाला चिपकने में वृद्धि होती है, जो बाद की डीफ्रॉस्टिंग प्रक्रिया के लिए गंभीर चुनौती पेश करती है। पदानुक्रमित सतह बनाकर, इंटरड्रॉपलेट फ्रीजिंग वेव प्रसार को दबाया जा सकता है जबकि बर्फ/पाला हटाने को बढ़ावा दिया जा सकता है। उन्नत प्रदर्शन मुख्य रूप से पदानुक्रमित सतह में माइक्रोस्केल एज प्रभाव के सक्रियण के कारण होते हैं, जो बर्फ के पुल के लिए ऊर्जा बाधा को बढ़ाता है और साथ ही डीइसिंग/डीफ्रॉस्टिंग प्रक्रिया के दौरान तरल स्नेहन को बढ़ाता है। चिपचिपा तरल को पूरी तरह से खाली करने की पैकेजिंग की क्षमता कुछ हद तक पात्र की आंतरिक दीवारों की सतह ऊर्जा पर निर्भर करती है। सुपरहाइड्रोफोबिक सतहों का उपयोग उपयोगी है लेकिन नई स्नेहक-संवर्धित सतहों का उपयोग करके इसमें और सुधार किया जा सकता है। हाइड्रोफोब हाइड्रोफोबिसिटी स्केल सुपरहाइड्रोफोबिक कोटिंग कमल प्रभाव संपर्क कोण मीटर संदर्भ बाहरी लिंक सुपरहाइड्रोफोबिक सतह क्या हैं? व्यवहार में सुपरहाइड्रोफोबिक सतहों पर संपर्क कोण माप रासायनिक गुण सतह विज्ञान अंतरआण्विक बल वीडियो क्लिप वाले लेख