Ultrahydrophobicity
வேதியியல் மற்றும் பொருள் அறிவியலில், அல்ட்ரா ஹைட்ரோபோபிக் (அல்லது சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக்) மேற்பரப்புகள் மிகவும் ஹைட்ரோபோபிக் ஆகும், அதாவது ஈரப்படுத்துவது மிகவும் கடினம். ஒரு அல்ட்ரா ஹைட்ரோபோபிக் பொருளின் மீது ஒரு நீர் துளியின் தொடர்பு கோணங்கள் 150 டிகிரிக்கு மேல் உள்ளன. தாமரைத் தாவரத்தின் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் இலைகளுக்குப் பிறகு இது தாமரை விளைவு என்றும் குறிப்பிடப்படுகிறது. இந்த வகையான மேற்பரப்புகளைத் தாக்கும் ஒரு நீர்த்துளி ஒரு மீள் பந்தைப் போல முழுமையாக மீண்டு வரலாம். சமச்சீர் உடைப்பு, பான்கேக் துள்ளல் அல்லது வாட்டர்போல் துள்ளல் ஆகியவற்றை ஊக்குவிக்கும் சிறப்பு சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளைப் பயன்படுத்தி துள்ளல் சொட்டுகளின் தொடர்புகளை மேலும் குறைக்கலாம். 1805 ஆம் ஆண்டில், தாமஸ் யங் ஒரு வாயுவால் சூழப்பட்ட மென்மையான திடமான மேற்பரப்பில் ஓய்வெடுக்கும் திரவத் துளியின் மீது செயல்படும் சக்திகளை பகுப்பாய்வு செய்வதன் மூலம் தொடர்பு கோணத்தை வரையறுத்தார். இங்கு = திடப்பொருளுக்கும் வாயுவுக்கும் இடையிலான முகப்பரு பதற்றம் = திடப்பொருளுக்கும் திரவத்திற்கும் இடையிலான முகப்பரு பதற்றம் = திரவத்திற்கும் வாயுவுக்கும் இடையிலான முகப்பரு பதற்றம் θ ஒரு தொடர்பு கோண கோனியோமீட்டரைப் பயன்படுத்தி அளவிட முடியும். திரவம் ஒரு நுண் கட்டமைக்கப்பட்ட மேற்பரப்புடன் நெருக்கமான தொடர்பில் இருக்கும்போது, θ என்பது θW * ஆக மாறும் என்று வென்செல் தீர்மானித்தார், அங்கு r என்பது உண்மையான பரப்பளவு மற்றும் திட்டமிடப்பட்ட பகுதியின் விகிதமாகும். ஒரு மேற்பரப்பை நுண் கட்டமைப்பது மேற்பரப்பின் இயற்கையான போக்கை அதிகரிக்கிறது என்பதை வென்சலின் சமன்பாடு காட்டுகிறது. ஒரு ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பு (90 டிகிரிக்கு மேல் அசல் தொடர்பு கோணத்தைக் கொண்ட ஒன்று) மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்படும்போது அதிக ஹைட்ரோபோபிக் ஆகிறது-அதன் புதிய தொடர்பு கோணம் அசலை விட அதிகமாகிறது. இருப்பினும், ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் மேற்பரப்பு (90 டிகிரிக்கு குறைவான அசல் தொடர்பு கோணத்தைக் கொண்ட ஒன்று) மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர் செய்யப்படும்போது அதிக ஹைட்ரோஃபிலிக் ஆகிறது-அதன் புதிய தொடர்பு கோணம் அசலை விட குறைவாகிறது. மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர்களின் மேற்புறத்தில் திரவம் தொங்கிக்கொண்டால், θ என்பது θCB * ஆக மாறும் என்று காசி மற்றும் பாக்ஸ்டர் கண்டறிந்தனர், அங்கு φ என்பது திரவத்தைத் தொடும் திடப்பொருளின் பரப்பளவு பின்னமாகும். வென்செல் மாநிலத்தை விட காசி-பாக்ஸ்டர் மாநிலத்தில் திரவம் அதிகமாக இயங்குகிறது. இரண்டு சமன்பாடுகளுடனும் புதிய தொடர்பு கோணத்தைக் கணக்கிடுவதன் மூலம் வென்செல் அல்லது காசி-பாக்ஸ்டர் நிலை இருக்க வேண்டுமா என்பதைக் கணிக்க முடியும். இலவச ஆற்றல் வாதத்தை குறைப்பதன் மூலம், சிறிய புதிய தொடர்பு கோணத்தை முன்னறிவித்த உறவு இருக்கக்கூடிய நிலை. கணித ரீதியாக, காசி-பாக்ஸ்டர் நிலை இருக்க, பின்வரும் சமத்துவமின்மை உண்மையாக இருக்க வேண்டும். காசி-பாக்ஸ்டர் நிலைக்கு ஒரு சமீபத்திய மாற்று அளவுகோல் பின்வரும் 2 அளவுகோல்களை பூர்த்தி செய்யும் போது காசி-பாக்ஸ்டர் நிலை உள்ளது என்று வலியுறுத்துகிறதுஃ 1) தொடர்பு கோடு சக்திகள் ஆதரிக்கப்படாத நீர்த்துளி எடையின் உடல் சக்திகளை கடக்கின்றன மற்றும் 2) நுண் கட்டமைப்புகள் நுண் கட்டமைப்புகளின் அடிப்பகுதியைத் தொடுவதைத் தடுக்கும் திரவத்தைத் தடுக்கும் அளவுக்கு நுண் கட்டமைப்புகள் உயரமாக உள்ளன. தொடர்பு கோணம் என்பது நிலையான ஹைட்ரோபோபிசிட்டியின் அளவீடு ஆகும், மேலும் தொடர்பு கோண ஹிஸ்டெரெசிஸ் மற்றும் ஸ்லைடு கோணம் ஆகியவை மாறும் அளவீடுகளாகும். தொடர்பு கோண ஹிஸ்டெரெசிஸ் என்பது மேற்பரப்பு பன்முகத்தன்மையை வகைப்படுத்தும் ஒரு நிகழ்வாகும். ஒரு குழாய் ஒரு திடப்பொருளில் ஒரு திரவத்தை செலுத்தும்போது, திரவம் சில தொடர்பு கோணத்தை உருவாக்கும். குழாய் அதிக திரவத்தை செலுத்தும்போது, நீர்த்துளி அளவு அதிகரிக்கும், தொடர்பு கோணம் அதிகரிக்கும், ஆனால் அதன் மூன்று கட்ட எல்லை திடீரென்று வெளிப்புறமாக முன்னேறும் வரை நிலையாக இருக்கும். நீர்த்துளி வெளிப்புறமாக முன்னேறுவதற்கு முன்பு உடனடியாக இருந்த தொடர்பு கோணம் முன்னேறும் தொடர்பு கோணம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. குறைந்து வரும் தொடர்பு கோணம் இப்போது நீர்த்துளியில் இருந்து திரவத்தை மீண்டும் செலுத்துவதன் மூலம் அளவிடப்படுகிறது. நீர்த்துளி அளவு குறையும், தொடர்பு கோணம் குறையும், ஆனால் அதன் மூன்று கட்ட எல்லை திடீரென்று உள்நோக்கி பின்வாங்கும் வரை நிலையாக இருக்கும். நீர்த்துளி உள்நோக்கிச் செல்வதற்கு முன்பு உடனடியாக இருந்த தொடர்பு கோணம் குறைந்து வரும் தொடர்பு கோணம் என்று அழைக்கப்படுகிறது. தொடரும் மற்றும் குறைந்து வரும் தொடர்பு கோணங்களுக்கு இடையிலான வேறுபாடு தொடர்பு கோண ஹிஸ்டெரெசிஸ் என்று அழைக்கப்படுகிறது, மேலும் மேற்பரப்பு பன்முகத்தன்மை, கடினத்தன்மை மற்றும் இயக்கம் ஆகியவற்றை வகைப்படுத்த பயன்படுத்தப்படலாம். ஒரே மாதிரியாக இல்லாத மேற்பரப்புகள் தொடர்பு கோட்டின் இயக்கத்தைத் தடுக்கும் களங்களைக் கொண்டிருக்கும். ஸ்லைடு கோணம் ஹைட்ரோபோபிசிட்டியின் மற்றொரு மாறும் அளவீடு ஆகும், இது ஒரு மேற்பரப்பில் ஒரு நீர்த்துளியை வைப்பதன் மூலமும், நீர்த்துளி சறுக்கத் தொடங்கும் வரை மேற்பரப்பை சாய்ப்பதன் மூலமும் அளவிடப்படுகிறது. காசி-பாக்ஸ்டர் நிலையில் உள்ள திரவங்கள் பொதுவாக வென்செல் நிலையில் உள்ளதை விட குறைந்த ஸ்லைடு கோணங்கள் மற்றும் தொடர்பு கோண ஹிஸ்டெரெசிஸை வெளிப்படுத்துகின்றன. செயற்கை நுண் அல்லது நானோ-கட்டமைக்கப்பட்ட மேற்பரப்பின் நிபந்தனை நிலை (வென்செல் அல்லது காசி-பாக்ஸ்டர்), தொடர்பு கோணம் மற்றும் தொடர்பு கோண ஹிஸ்டெரெசிஸ் ஆகியவற்றின் செயல்திறனை கணிக்க ஒரு எளிய மாதிரியைப் பயன்படுத்தலாம். இந்த மாதிரியின் முக்கிய காரணி தொடர்பு கோடு அடர்த்தி, λ ஆகும், இது கொடுக்கப்பட்ட அலகு பரப்பளவில் அஸ்பெரிட்டிகளின் மொத்த சுற்றளவு ஆகும். முக்கியமான தொடர்பு கோடு அடர்த்தி λC என்பது உடல் மற்றும் மேற்பரப்பு சக்திகளின் செயல்பாடு, அதே போல் நீர்த்துளியின் திட்டமிடப்பட்ட பகுதி. இங்கு ρ = திரவ நீர்த்துளியின் அடர்த்தி g = ஈர்ப்பு விசை காரணமாக முடுக்கம் V = திரவ நீர்த்துளியின் அளவு θa = மேம்படும் வெளிப்படையான தொடர்பு கோணம் θa, 0 = மென்மையான அடி மூலக்கூறின் மேம்படும் தொடர்பு கோணம் γ = திரவத்தின் மேற்பரப்பு பதற்றம் w = கோபுர சுவர் கோணம் λ> λC என்றால், சொட்டுகள் காசி-பாக்ஸ்டர் நிலையில் இடைநிறுத்தப்படுகின்றன. இல்லையெனில், நீர்த்துளி வென்செல் நிலையில் சரிந்துவிடும். காசி-பாக்ஸ்டர் நிலையில் புதுப்பிக்கப்பட்ட முன்னேறும் மற்றும் குறைந்து வரும் தொடர்பு கோணங்களைக் கணக்கிட, பின்வரும் சமன்பாடுகளைப் பயன்படுத்தலாம். மேலும் வென்செல் நிலையுடன்ஃ இங்கு λp = அஸ்பெரிட்டிகள் θr இல் தொடர்பு கோட்டின் நேரியல் பின்னம், 0 = ஒரு மென்மையான அடி மூலக்கூறின் தொடர்பு கோணம் θஏயர் = திரவத்திற்கும் காற்றுக்கும் இடையிலான தொடர்பு கோணம் (பொதுவாக 180 டிகிரி என்று கருதப்படுகிறது) யூனிடரி மற்றும் படிநிலை கடினத்தன்மை கட்டமைப்புகள் எம். நோசோனோவ்ஸ்கி மற்றும் பி. பூஷண் மைக்ரோ மற்றும் நானோ கடினத்தன்மையின் யூனிட்டரி (படிநிலை அல்லாத) கட்டமைப்புகளின் விளைவு மற்றும் படிநிலை கட்டமைப்புகள் (நானோ கடினத்தன்மையுடன் மூடப்பட்ட மைக்ரோ கடினத்தன்மை) ஆகியவற்றை ஆய்வு செய்தனர். படிநிலை அமைப்பு உயர் தொடர்பு கோணத்திற்கு மட்டுமல்லாமல், நீர்-திட மற்றும் நீர்-காற்று இடைமுகங்களின் (கலப்பு இடைமுகம்) ஸ்திரத்தன்மைக்கு அவசியம் என்பதை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். வெளிப்புற இடையூறு காரணமாக, திரவ-காற்று இடைமுகத்தில் ஒரு நிற்கும் கேபில்லரி அலை உருவாகலாம். கேபில்லரி அலைகளின் வீச்சு அஸ்பெரிட்டியின் உயரத்தை விட அதிகமாக இருந்தால், திரவம் அஸ்பெரிட்டிகளுக்கு இடையிலான பள்ளத்தாக்கைத் தொட முடியும்; மேலும் திரவம் திடப்பொருளுடன் தொடர்பு கொள்ளும் கோணம் h0 ஐ விட அதிகமாக இருந்தால், திரவம் பள்ளத்தாக்கை நிரப்புவது ஆற்றல் ரீதியாக லாபகரமானது. அலை வீச்சுடன் ஒப்பிடக்கூடிய உயரங்களைக் கொண்ட சிறிய அலைவரிசைகளுக்கு கேபில்லரி அலைகளின் விளைவு மிகவும் உச்சரிக்கப்படுகிறது. இதற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு யூனிட்டரி கரடுமுரடான விஷயத்தில் காணப்படுகிறது, அங்கு அஸ்பெரிட்டியின் வீச்சு மிகவும் குறைவாக உள்ளது. இதனால்தான் ஒரு ஒற்றையாட்சி இடைமுகத்தின் உறுதியற்ற தன்மைக்கான சாத்தியக்கூறுகள் மிக அதிகமாக இருக்கும். இருப்பினும், ஒரு சமீபத்திய ஆய்வில், இயால் பிட்டவுன் மற்றும் ஆபிரகாம் மர்மூர் ஆகியோர் பல அளவிலான கடினத்தன்மை சூப்பர் ஹைட்ரோபோபசிட்டிக்கு அவசியமில்லை, ஆனால் மேற்பரப்பின் இயந்திர ஸ்திரத்தன்மைக்கு நன்மை பயக்கும் என்று கண்டறிந்தனர். இயற்கையில் உள்ள எடுத்துக்காட்டுகள் இயற்கையில் காணப்படும் பல ஹைட்ரோபோபிக் பொருட்கள் காசியின் விதியை நம்பியுள்ளன மற்றும் சப்மைக்ரோமீட்டர் மட்டத்தில் பைஃபாசிக் ஆகும். சில தாவரங்களில் உள்ள நுண்ணிய முடிகள் ஹைட்ரோபோபிக் ஆகும், அவற்றின் ஒளிச்சேர்க்கை மேற்பரப்புகளிலிருந்து சூரிய ஒளியைத் தடுக்கும் அழுக்கை ஈர்ப்பதற்கும் அகற்றுவதற்கும் நீரின் கரைப்பான் பண்புகளைப் பயன்படுத்த வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த தாமரை விளைவால் ஈர்க்கப்பட்ட பல செயல்பாட்டு சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன. வாட்டர் ஸ்ட்ரைடர்கள் என்பது நீரின் மேற்பரப்பு படலத்தில் வாழும் பூச்சிகளாகும், மேலும் ஹைட்ரோஃபியூஜ் எனப்படும் சிறப்பு முடிகள் காரணமாக அவற்றின் உடல்கள் திறம்பட ஈரப்படுத்த முடியாதவை; அவற்றின் உடல் மேற்பரப்புகளில் பல இந்த சிறப்பு "முடிகள்" மூலம் மூடப்பட்டுள்ளன, அவை சிறிய முடிகளால் ஆனவை, அவை ஒரு மில்லிமீட்டருக்கு ஆயிரம் மைக்ரோஹேயர்கள் உள்ளன, இது ஒரு ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பை உருவாக்குகிறது. இதேபோன்ற ஹைட்ரோஃபியூஜ் மேற்பரப்புகள் மற்ற பூச்சிகளிலும் அறியப்படுகின்றன, அவற்றில் பெரும்பாலான நீர்வாழ் பூச்சிகள் தங்கள் வாழ்நாளின் பெரும்பகுதியை நீரில் மூழ்கடிக்கின்றன, ஹைட்ரோபோபிக் முடிகள் அவற்றின் சுவாச மண்டலத்திற்குள் தண்ணீர் நுழைவதைத் தடுக்கின்றன. கெக்கோஸ் மற்றும் அனோல்ஸ் போன்ற சில வகையான பல்லிகளின் தோல் மேற்பரப்பு அதிக ஹைட்ரோபோபிக் என்று ஆவணப்படுத்தப்பட்டுள்ளது, மேலும் இது சுய சுத்தம் அல்லது நீருக்கடியில் சுவாசத்தை எளிதாக்கும். சில பறவைகள் அவற்றின் ஹைட்ரோபோபிக் இறகு பூச்சு காரணமாக சிறந்த நீச்சல் வீரர்கள். பென்குயின்கள் ஒரு அடுக்கு காற்றில் பூசப்படுகின்றன, மேலும் தண்ணீரிலிருந்து குதித்து உயர்ந்த தரையில் தரையிறங்க வேண்டியிருக்கும் போது அந்த சிக்கிய காற்றை விரைவாக முடுக்கிவிட முடியும். நீந்தும்போது ஏர் கோட் அணிவது இழுவைக் குறைக்கிறது, மேலும் வெப்பக் காப்பீட்டாளராகவும் செயல்படுகிறது. சமீபத்திய ஆராய்ச்சி டெட்ரே மற்றும் ஜான்சன் 1964 ஆம் ஆண்டில் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் தாமரை விளைவு நிகழ்வு கடினமான ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளுடன் தொடர்புடையது என்பதைக் கண்டுபிடித்தனர், மேலும் அவர்கள் பாராஃபின் அல்லது டி. எஃப். இ டெலோமருடன் பூசப்பட்ட கண்ணாடி மணிகள் கொண்ட சோதனைகளின் அடிப்படையில் ஒரு கோட்பாட்டு மாதிரியை உருவாக்கினர். சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மைக்ரோ-நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட மேற்பரப்புகளின் சுய சுத்தம் செய்யும் பண்பு 1977 இல் தெரிவிக்கப்பட்டது. பெர்ஃப்ளோரோஆல்கில், பெர்ஃப்ளோரோபாலிதீதர் மற்றும் ஆர். எஃப் பிளாஸ்மா உருவாக்கப்பட்ட சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் பொருட்கள் உருவாக்கப்பட்டன, அவை மின்கடத்தலுக்குப் பயன்படுத்தப்பட்டன மற்றும் 1986 மற்றும் 1995 க்கு இடையில் உயிர் மருத்துவ பயன்பாடுகளுக்கு வணிகமயமாக்கப்பட்டன. 1990 களின் நடுப்பகுதியில் இருந்து பிற தொழில்நுட்பங்களும் பயன்பாடுகளும் வெளிவந்துள்ளன. ஒன்று அல்லது இரண்டு படிகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு நீடித்த சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் படிநிலை கலவை 2002 ஆம் ஆண்டில் வெளிப்படுத்தப்பட்டது, இதில் நானோ அளவிலான துகள்கள் ≤100 நானோமீட்டர்கள் மைக்ரோமீட்டர் அளவிலான அம்சங்கள் அல்லது துகள்களைக் கொண்ட ஒரு மேற்பரப்பை உள்ளடக்கியது. சிறிய துகள்களை இயந்திர சிராய்ப்பிலிருந்து பாதுகாக்க பெரிய துகள்கள் காணப்பட்டன. 10 முதல் 100 நானோமீட்டர் அளவு வரம்பில் நானோ துகள்களை உள்ளடக்கிய நீடித்த, ஒளியியல் ரீதியாக வெளிப்படையான சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் மற்றும் ஒலியோபோபிக் பூச்சுகள் 2012 இல் உருவாக்கப்பட்டன. அல்கைல்கெட்டீன் டைமர் (ஏ. கே. டி) நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட எலும்பு முறிவு மேற்பரப்பில் திடப்படுத்த அனுமதிப்பதன் மூலம் மனிதனால் உருவாக்கப்பட்ட சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் மாதிரிகள் தயாரிக்கப்பட்டதாக ஒரு கடிதத்துடன் சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிசிட்டி ஆராய்ச்சி சமீபத்தில் துரிதப்படுத்தப்பட்டது. துகள் படிவு, சோல்-ஜெல் நுட்பங்கள், பிளாஸ்மா சிகிச்சைகள், நீராவி படிவு மற்றும் வார்ப்பு நுட்பங்கள் உள்ளிட்ட சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளை உற்பத்தி செய்வதற்கான புனையமைப்பு முறைகளை பல ஆவணங்கள் முன்வைத்துள்ளன. ஆராய்ச்சி தாக்கத்திற்கான தற்போதைய வாய்ப்பு முக்கியமாக அடிப்படை ஆராய்ச்சி மற்றும் நடைமுறை உற்பத்தியில் உள்ளது. வென்செல் மற்றும் காசி-பாக்ஸ்டர் மாடல்களின் பயன்பாடு குறித்து சமீபத்தில் விவாதங்கள் வெளிவந்துள்ளன. வென்செல் மற்றும் காசி-பாக்ஸ்டர் மாதிரியின் மேற்பரப்பு ஆற்றல் கண்ணோட்டத்தை சவால் செய்வதற்கும், தொடர்பு கோடு கண்ணோட்டத்தை ஊக்குவிப்பதற்கும் வடிவமைக்கப்பட்ட ஒரு பரிசோதனையில், நீர் சொட்டுகள் ஒரு கரடுமுரடான ஹைட்ரோபோபிக் புலத்தில் ஒரு மென்மையான ஹைட்ரோபோபிக் இடத்திலும், ஒரு மென்மையான ஹைட்ரோபோபிக் புலத்தில் ஒரு கரடுமுரடான ஹைட்ரோபோபிக் இடத்திலும், ஒரு ஹைட்ரோபோபிக் புலத்தில் ஒரு ஹைட்ரோஃபிலிக் இடத்திலும் வைக்கப்பட்டன. தொடர்பு கோட்டில் மேற்பரப்பு வேதியியல் மற்றும் வடிவியல் தொடர்பு கோணம் மற்றும் தொடர்பு கோண ஹிஸ்டெரெசிஸை பாதித்தன என்று சோதனைகள் காட்டின, ஆனால் தொடர்பு கோட்டின் உள்ளே மேற்பரப்பு பகுதி எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தவில்லை. தொடர்பு கோட்டில் அதிகரித்த கூழாங்கல் நீர்த்துளி இயக்கத்தை மேம்படுத்துகிறது என்ற வாதமும் முன்மொழியப்பட்டுள்ளது. தொடர்பு கோட்டில் உள்ள கூழாங்கற்களை சோதனை ரீதியாக அளவிடுவதற்கான ஒரு முறை குறைந்த உருகும் வெப்பநிலை உலோகத்தை உருக்கி மைக்ரோ/நானோ கட்டமைக்கப்பட்ட மேற்பரப்புகளில் டெபாசிட் செய்கிறது. உலோகம் குளிர்ந்து திடப்படுத்தும் போது, அது மேற்பரப்பில் இருந்து அகற்றப்பட்டு, புரட்டப்பட்டு, தொடர்பு கோடு மைக்ரோ வடிவவியலுக்காக பரிசோதிக்கப்படுகிறது. சரிசெய்யக்கூடிய ஈரப்பதத்துடன் ஒரு மேற்பரப்பை உருவாக்குவதில் சில முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டுள்ளன. தன்னிச்சையான நீர்த்துளி இயக்கத்தின் நோக்கத்திற்காக, மேற்பரப்பின் இலவச ஆற்றலை படிப்படியாக அதிகரிக்க ஒரு மேற்பரப்பை மாறுபட்ட கோபுர அகலங்கள் மற்றும் இடைவெளிகள் மூலம் உருவாக்க முடியும். கோபுரத்தின் அகலம் அதிகரிக்கும் போது, இலவச ஆற்றல் தடை பெரிதாகி, தொடர்பு கோணம் குறைந்து, பொருளின் ஹைட்ரோபோபசிட்டி குறைகிறது என்பதை போக்கு காட்டுகிறது. கோபுர இடைவெளியை அதிகரிப்பது தொடர்பு கோணத்தை அதிகரிக்கும், ஆனால் இலவச ஆற்றல் தடையையும் அதிகரிக்கும். துளிகள் இயற்கையாகவே பலவீனமான ஹைட்ரோபோபசிட்டி பகுதிகளை நோக்கி நகர்கின்றன, எனவே ஒரு துளி தன்னிச்சையாக ஒரு இடத்திலிருந்து இன்னொரு இடத்திற்கு நகர்த்துவதற்கு, சிறந்த மேற்பரப்பு சிறிய அகல கோபுரங்களைக் கொண்டிருக்கும், பெரிய இடைவெளி கொண்ட பெரிய அகல கோபுரங்கள் சிறிய இடைவெளி கொண்ட பெரிய அகல கோபுரங்கள். இந்த தன்னிச்சையான இயக்கத்திற்கு ஒரு எச்சரிக்கை நிலையான நீர்த்துளிகள் நகர்த்துவதற்கான எதிர்ப்பாகும். ஆரம்ப துளி இயக்கத்திற்கு ஒரு வெளிப்புற தூண்டுதல் தேவைப்படுகிறது, மேற்பரப்பின் அதிர்வு போன்ற பெரிய அல்லது ஊசியில் இருந்து வெளியிடப்படும் ஒரு எளிய ஊசி "தள்ளுதல்" போன்ற சிறிய ஒன்றிலிருந்து. எளிதில் சரிசெய்யக்கூடிய ஈரப்பதத்திற்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு சிறப்பு வளர்ந்த துணிகளுடன் காணப்படுகிறது. ஒரு டிப்-பூசப்பட்ட வணிக துணியை நீட்டிப்பதன் மூலம், தொடர்பு கோணங்கள் பொதுவாக அதிகரிக்க அனுமதிக்கப்பட்டன. இது பெரும்பாலும் கோபுர இடைவெளியின் அதிகரிப்பால் ஏற்படுகிறது. இருப்பினும், இந்த போக்கு அதிக திரிபு கொண்ட அதிக ஹைட்ரோபோபிசிட்டியை நோக்கி தொடரவில்லை. இறுதியில், காசி-பாக்ஸ்டர் மாநிலம் ஒரு ஸ்திரமின்மையை அடைந்து, துணியை ஊறவைத்து, வென்செல் மாநிலத்திற்கு மாறுகிறது. நானோ தொழில்நுட்பத்தில் ஒரு பயோமிமெடிக் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் பொருளின் ஒரு எடுத்துக்காட்டு நானோபின் படலம் ஆகும். ஒரு ஆய்வில் ஒரு வனேடியம் பெண்டாக்சைடு மேற்பரப்பு வழங்கப்படுகிறது, இது புற ஊதா கதிர்வீச்சின் தாக்கத்தின் கீழ் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபசிட்டி மற்றும் சூப்பர் ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி இடையே தலைகீழாக மாறும். ஆய்வின் படி, ரோஜா போன்ற துகள்களின் இடைநீக்கத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் எந்தவொரு மேற்பரப்பையும் இந்த விளைவுக்கு மாற்றியமைக்க முடியும், எடுத்துக்காட்டாக இன்க்ஜெட் பிரிண்டர் மூலம். மீண்டும் ஹைட்ரோபோபிசிட்டி இன்டர்லாமினார் ஏர் பாக்கெட்டுகளால் தூண்டப்படுகிறது (2,1 என்எம் தூரங்களால் பிரிக்கப்படுகிறது). புற ஊதா விளைவும் விளக்கப்பட்டுள்ளது. புற ஊதா ஒளி எலக்ட்ரான்-துளை ஜோடிகளை உருவாக்குகிறது, துளைகள் லட்டிஸ் ஆக்ஸிஜனுடன் வினைபுரிந்து மேற்பரப்பு ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்களை உருவாக்குகின்றன, அதே நேரத்தில் எலக்ட்ரான்கள் குறைகின்றன. ஆக்ஸிஜன் காலியிடங்கள் தண்ணீரால் பூர்த்தி செய்யப்படுகின்றன, மேலும் வனேடியம் மேற்பரப்பால் இந்த நீர் உறிஞ்சுதல் அதை ஹைட்ரோஃபிலிக் ஆக்குகிறது. இருட்டில் நீட்டிக்கப்பட்ட சேமிப்பு மூலம், நீர் ஆக்ஸிஜனால் மாற்றப்படுகிறது மற்றும் ஹைட்ரோஃபிலிசிட்டி மீண்டும் இழக்கப்படுகிறது. பயோமைமெடிக் மேற்பரப்பின் மற்றொரு எடுத்துக்காட்டு பொதுவான பாலிமர் பாலிகார்பனேட்டுகளில் உள்ள மைக்ரோ மலர்கள் ஆகும். மைக்ரோ/நானோ பைனரி கட்டமைப்புகள் (எம். என். பி. எஸ்) தாமரை இலையின் வழக்கமான மைக்ரோ/நானோ கட்டமைப்பைப் பின்பற்றுகின்றன. இந்த நுண் மலர்கள் நானோ அளவிலான அம்சங்களை வழங்குகின்றன, இது குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல் பூச்சுகளைப் பயன்படுத்தாமல் மேற்பரப்பின் ஹைட்ரோபோபசிட்டியை மேம்படுத்துகிறது. சுற்றியுள்ள மாறுபட்ட ஈரப்பதங்களில் நீராவி-தூண்டப்பட்ட கட்ட பிரிப்பு மூலம் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பு உருவாக்கம் மேற்பரப்பின் தொடர்பு கோணத்தில் இதேபோன்ற மாற்றத்தை ஏற்படுத்தியது. தயாரிக்கப்பட்ட மேற்பரப்புகள் 160 டிகிரிக்கு மேல் தொடர்பு கோணங்களை வழங்குகின்றன, வழக்கமான நெகிழ் கோணங்கள் சுமார் 10 டிகிரி ஆகும். ஒரு சமீபத்திய ஆய்வு தாரோ இலை மீது மைக்ரோ கட்டமைப்புகள் போன்ற தேன்கூடு வெளிப்படுத்தியுள்ளது, இது இலை சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் செய்கிறது. இந்த ஆய்வில் தாரோ இலையில் அளவிடப்பட்ட தொடர்பு கோணம் சுமார் 148 டிகிரி ஆகும். குறைந்த மேற்பரப்பு ஆற்றல் பூச்சுகள் ஒரு சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பை வழங்க முடியும். ஒரு சுய-ஒருங்கிணைந்த மோனோலேயர் (SAM) பூச்சு அத்தகைய மேற்பரப்புகளை வழங்க முடியும். ஒரு ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பை பராமரிக்க, தலை குழுக்கள் மேற்பரப்புடன் நெருக்கமாக பிணைக்கப்படுகின்றன, அதே நேரத்தில் ஹைட்ரோபோபிக் மைக்கல்கள் மேற்பரப்பில் இருந்து வெகு தொலைவில் நீண்டு செல்கின்றன. ஒரு அடி மூலக்கூறில் நீங்கள் பூசும் SAM அளவை மாற்றுவதன் மூலம், ஒருவர் ஹைட்ரோபோபிசிட்டியின் அளவை மாற்றலாம். குறிப்பிட்ட சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் எஸ்ஏஎம்கள் அடி மூலக்கூறுடன் பிணைக்கும் ஹைட்ரோபோபிக் தலைக் குழுவைக் கொண்டுள்ளன. அத்தகைய ஒரு வேலையில், 1-டோடெகானிதியோல் (டிடி;) ஒரு கலப்பு அடி மூலக்கூறில் கூடியுள்ளது, இது 170.3 டிகிரி தொடர்பு கோணங்களை உருவாக்குகிறது. மோனோலெயர்களை புற ஊதா மூலத்தால் அகற்றலாம், இதனால் ஹைட்ரோபோபசிட்டி குறைகிறது. ஒரு எளிய புனையமைப்பு முறை ஆக்டாடெசைல்டிரிக்ளோரோசிலேன் (ஓ. டி. எஸ்) ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மைக்ரோஸ்ட்ரக்சர் மற்றும் குறைந்த மேற்பரப்பு பதற்றம் ஆகிய இரண்டையும் ஒரே கட்டத்தில் உருவாக்க முடியும். சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகள் நீராவி அடுக்கை நிலையானதாக மாற்றுவதன் மூலம் லைடன்ஃப்ரோஸ்ட் விளைவை உறுதிப்படுத்த முடியும். நீராவி அடுக்கு நிறுவப்பட்டவுடன், குளிர்ச்சி ஒருபோதும் அடுக்கை உடைக்காது, மேலும் நியூக்ளியேட் கொதிநிலை ஏற்படாது; அதற்கு பதிலாக மேற்பரப்பு குளிர்ச்சியடையும் வரை அடுக்கு மெதுவாக ஓய்வெடுக்கிறது. கட்டுப்படுத்தப்பட்ட வடிவவியலுடன் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் பாலிமர் மேற்பரப்புகளை உருவாக்குவது விலை உயர்ந்ததாகவும் நேரத்தை எடுத்துக்கொள்வதாகவும் இருக்கலாம், ஆனால் ஒரு சிறிய எண்ணிக்கையிலான வணிக ஆதாரங்கள் ஆராய்ச்சி ஆய்வகங்களுக்கு மாதிரிகளை வழங்குகின்றன. சாத்தியமான பயன்பாடுகள் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் பொருட்கள் குறித்த செயலில் சமீபத்திய ஆராய்ச்சி இறுதியில் தொழில்துறை பயன்பாடுகளுக்கு வழிவகுக்கும். ஒரு சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பை உருவாக்குவதற்கான சில முயற்சிகளில் தாமரை இலை மேற்பரப்பைப் பிரதிபலிப்பது அடங்கும், அதாவது இரண்டு அடுக்கு பண்பு. இதற்கு பொதுவாக நானோ அளவிலான அம்சங்களைக் கொண்ட மைக்ரோ அளவிலான மேற்பரப்புகள் தேவைப்படுகின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, சோல்-ஜெல் நுட்பத்தால் சிலிக்கா அல்லது டைட்டானியா துகள்களுடன் பருத்தி துணியை பூசுவதற்கான ஒரு எளிய வழக்கம் பதிவாகியுள்ளது, இது துணியை புற ஊதா ஒளியிலிருந்து பாதுகாக்கிறது மற்றும் அதை சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் ஆக்குகிறது. இதேபோல், சிலிக்கா நானோ துகள்களை ஏற்கனவே ஹைட்ரோபோபிக் கார்பன் துணியின் மேல் டெபாசிட் செய்யலாம். கார்பன் துணி தானாகவே இயல்பாகவே ஹைட்ரோபோபிக் என்று அடையாளம் காணப்படுகிறது, ஆனால் அதன் தொடர்பு கோணம் 150 டிகிரிக்கு மேல் இல்லாததால் சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் என்று வேறுபடுத்தப்படவில்லை. சிலிக்கா நானோ துகள்களை ஒட்டுவதன் மூலம், 162 டிகிரி வரை தொடர்பு கோணங்கள் அடையப்படுகின்றன. சிலிக்கா நானோ துகள்களைப் பயன்படுத்துவதும் கார் விண்ட்ஷீல்டுகள் மற்றும் சுய சுத்தம் செய்யும் ஜன்னல்களுக்கான வெளிப்படையான ஹைட்ரோபோபிக் பொருட்களை உருவாக்க ஆர்வமாக உள்ளது. ஏற்கனவே வெளிப்படையான மேற்பரப்பை நானோ-சிலிக்காவுடன் சுமார் 1 டபிள்யூடி% உடன் பூசுவதன் மூலம், நீர்த்துளி தொடர்பு கோணங்களை 12 டிகிரி நெகிழ் கோணத்துடன் 168 டிகிரி வரை உயர்த்தலாம். நேரியல் குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட பாலிஎதிலீன் சூப்பர்ஹைட்ரோபோபிக் தயாரிப்பதற்கும், இதனால் சுய சுத்தம் செய்வதற்கும் ஒரு திறமையான வழக்கம் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது; அத்தகைய மேற்பரப்பில் டெபாசிட் செய்யப்பட்ட 99 சதவீதம் அழுக்கு எளிதில் கழுவப்படுகிறது. மாதிரியான சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகள் ஆய்வகத்தில் ஒரு சிப், மைக்ரோஃப்ளூயிடிக் சாதனங்களுக்கான வாக்குறுதிகளைக் கொண்டுள்ளன, மேலும் மேற்பரப்பு அடிப்படையிலான உயிர் பகுப்பாய்வை கடுமையாக மேம்படுத்தலாம். ஜவுளித் துறையில், சூப்பர் ஹைட்ரோபோபசிட்டி என்பது 20 டிகிரி அல்லது அதற்கும் குறைவான நிலையான நீரின் சுழற்சி கோணங்களைக் குறிக்கிறது. நேரடி பயன்பாட்டில் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் விளைவுக்கு ஒரு எடுத்துக்காட்டு அமெரிக்காவின் கோப்பையில் அலிங்கி அணி சிறப்பாக சிகிச்சையளிக்கப்பட்ட பாய்மர ஜாக்கெட்டுகளைப் பயன்படுத்துகிறது. பாரம்பரிய ஃவுளூரின் வேதியியலுடன் இணைந்து மைக்ரோமீட்டர் அளவு துகள்களால் இந்த சிகிச்சை உருவாக்கப்படுகிறது. காகித அடிப்படையிலான மின்னணுவியல் மற்றும் மருத்துவத் துறையில் அதன் பயன்பாட்டிற்கான தனித்துவமான பண்புகளைக் கொண்ட சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் காகிதத்தின் சமீபத்திய வளர்ச்சி ஏற்பட்டுள்ளது. காகிதம் ஒரு கரிம இலவச ஊடகத்தில் ஒருங்கிணைக்கப்படுகிறது, இது சுற்றுச்சூழலுக்கு உகந்ததாக அமைகிறது. காகிதம் ஆண்டிமைக்ரோபியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் இது ஈரப்பதத்தை வைத்திருக்கவில்லை, எனவே இது அறுவை சிகிச்சை பயன்பாடுகளுக்கு ஏற்றது. காகித அடிப்படையிலான மின்னணுவியல் தொழிலுக்கு இந்த காகிதம் ஒரு பெரிய திருப்புமுனையாக இருக்கும். நீர் மற்றும் கரிம கரைப்பான்களின் எதிர்ப்பு மின்னணு சென்சார்கள் மற்றும் சில்லுகளை உருவாக்குவதில் சிறந்த தேர்வாக அமைகிறது. தோல் அடிப்படையிலான பகுப்பாய்வு கண்டறிதல் இப்போது மின்முனைகளை சேதப்படுத்தாமல் மற்றும் தொடர்ந்து மாற்றாமல் சாத்தியமாகும், ஏனெனில் இந்த காகிதம் வியர்வையிலிருந்து பாதுகாக்கப்படும். அதன் முடிவற்ற பயன்பாடுகளுடன் இந்த பொருள் அறிவியல் துறை மேலும் ஆராயப்படுவது உறுதி. ஹைட்ரோபோபிக் கட்டமைப்புகள் மற்றும் பொருட்களின் சமீபத்திய பயன்பாடு நுண் எரிபொருள் செல் சில்லுகளின் வளர்ச்சியில் உள்ளது. எரிபொருள் கலத்திற்குள் உள்ள எதிர்வினைகள் கழிவு வாயுவை உற்பத்தி செய்கின்றன, அவை இந்த ஹைட்ரோபோபிக் சவ்வுகள் வழியாக வெளியேற்றப்படலாம். சவ்வில் பல நுண்ணிய குழிகள் உள்ளன, அவை வாயுவை தப்பிக்க அனுமதிக்கின்றன, அதே நேரத்தில் அதன் ஹைட்ரோபோபிசிட்டி பண்பு திரவ எரிபொருள் கசிவதைத் தடுக்கிறது. முன்பு கழிவு வாயுவால் வைக்கப்பட்ட அளவை மாற்றுவதற்கு அதிக எரிபொருள் பாய்கிறது, மேலும் எதிர்வினை தொடர அனுமதிக்கப்படுகிறது. அல்ட்ரா ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளின் நன்கு அறியப்பட்ட பயன்பாடு வெப்பப் பரிமாற்றிகளில் உள்ளது, அங்கு அவை துளி உதிர்தலை மேம்படுத்தலாம் மற்றும் குதிக்கும்-துளி ஒடுக்கத்தை கூட ஏற்படுத்தலாம், மின் உற்பத்தி நிலையங்கள், வெப்பம் மற்றும் ஏர் கண்டிஷனிங் மற்றும் உப்புநீக்கம் ஆகியவற்றிற்கான சாத்தியக்கூறுகள் உள்ளன. உட்புற ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளை வெளிப்படுத்தக்கூடிய அரிய பூமி ஆக்சைடுகள், மேற்பரப்பு பூச்சுகளுக்கு மாற்றாக வழங்குகின்றன, இது அதிக வெப்பநிலையில் செயல்படும் வெப்பப் பரிமாற்றிகளுக்கான வெப்ப நிலையான ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது, சவ்வு வடிகட்டலுக்கான அல்ட்ராஹைட்ரோபோபிக் உப்புநீக்கும் சவ்வுகளும் மேம்பட்ட கறை எதிர்ப்புக்காக புனையப்பட்டுள்ளன, அவை இரசாயன நீராவி படிவு மூலம் திறம்பட புனையப்படலாம். சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகள் பனியைத் துரத்தலாம் அல்லது பனிப்பொழிவு நிகழ்வுக்கு வழிவகுக்கும் பனி குவிப்பைத் தடுக்கலாம் என்றும் பரிந்துரைக்கப்படுகிறது. இருப்பினும், ஒவ்வொரு சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்பும் பனிப்பொழிவு அல்ல, மேலும் அணுகுமுறை இன்னும் வளர்ச்சியில் உள்ளது. குறிப்பாக, மாதிரி விளிம்புகளால் தொடங்கப்பட்ட விரும்பத்தகாத இடை-துளி உறைதல் அலை பரவலின் விளைவாக முழு மேற்பரப்பிலும் உறைபனி உருவாக்கம் தவிர்க்க முடியாதது. மேலும், உறைபனி உருவாக்கம் நேரடியாக உறைபனி ஒட்டுதலை அதிகரிக்கிறது, இது அடுத்தடுத்த டிஃப்ரோஸ்டிங் செயல்முறைக்கு கடுமையான சவால்களை ஏற்படுத்துகிறது. படிநிலை மேற்பரப்பை உருவாக்குவதன் மூலம், இடைப்பட்ட உறைபனி அலை பரப்புதலை அடக்க முடியும், அதே நேரத்தில் பனி/உறைபனி அகற்றுவதை ஊக்குவிக்க முடியும். மேம்பட்ட செயல்திறன் முக்கியமாக படிநிலை மேற்பரப்பில் மைக்ரோஸ்கேல் எட்ஜ் விளைவை செயல்படுத்துவதன் காரணமாகும், இது ஐஸ் பிரிட்ஜிங்கிற்கான ஆற்றல் தடையை அதிகரிக்கிறது மற்றும் டீசிங்/டிஃப்ரோஸ்டிங் செயல்முறையின் போது திரவ உயவூட்டத்தை உருவாக்குகிறது. ஒரு பிசுபிசுப்பான திரவத்தை முழுமையாக காலி செய்யும் பேக்கேஜிங் திறன் கொள்கலனின் உள் சுவர்களின் மேற்பரப்பு ஆற்றலைப் பொறுத்தது. சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளின் பயன்பாடு பயனுள்ளதாக இருக்கும், ஆனால் புதிய லூப்ரிகண்ட்-உட்புகுத்தப்பட்ட மேற்பரப்புகளைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் மேலும் மேம்படுத்தப்படலாம். ஹைட்ரோபோப் ஹைட்ரோபோபிசிட்டி அளவீடுகள் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் பூச்சு தாமரை விளைவு தொடர்பு கோண மீட்டர் குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகள் என்றால் என்ன? மேற்பரப்பு வேதியியல் பண்புகள் மேற்பரப்பு அறிவியல் மூலக்கூறுகளுக்கிடையேயான சக்திகள் வீடியோ கிளிப்களைக் கொண்ட கட்டுரைகள் நடைமுறையில் சூப்பர் ஹைட்ரோபோபிக் மேற்பரப்புகளில் தொடர்பு கோண அளவீடுகள்