Что такое гидрофобность материала
Гидрофобность
Гидрофо́бность (греч. ὕδωρ — гидро, вода и φόβος — фобос, боязнь) — способность поверхности вещества не смачиваться с водой. Вода на поверхности гидрофобного вещества собирается в капли, которые не проникают внутрь.
Физика гидрофобности
Физико-химическая природа гидрофобности связана с фундаментальными термодинамическими законами, в частности стремлением системы достигнуть минимума энергии за счет выделения энергии в окружающую среду. Большинству людей не интересны такие сложные вещи, поэтому, как упрощение появилось понятие гидрофобных сил (хотя физически таких сил не существует).
Практически для создания гидрофобных поверхностей используются неполярные молекулы, которые как бы «отталкивают» воду. Аналогичный процесс можно наблюдать, когда капля жидкого масла попадает в воду.
В настоящее время явление сверхгидрофобности используется во многих нанотехнологических системах.
Гидрофобность и строительные материалы
Гидрофобность является полезным качеством для некоторых строительных материалов (цемента, пленок), препятствуя проникновению воды. Часто теплоизоляционные материалы, например, минеральную вату, пропитывают специальными веществами, создающими гидрофобную микропленку.
Надежность гидрофобного слоя
Контакты с большинством растворителей и масел могут приводить к потере гидрофобности. Также она теряется при загрязнении материала. После потери гидрофобности поверхность становятся водопроницаемой.
Не нужно путать гидрофобность и водонепроницаемость. Например, полиэтилен является водонепроницаемым, поэтому пленка из него, даже смоченная спиртом или сильно загрязненная (но без дырок), не будет пропускать воду. Гидроизоляционная пленка, основанная на гидрофобности поверхностного слоя и свободно пропускающая воздух, будет служить только до тех пор, пока внешний слой не потеряет гидрофобность, например, от микрочастиц пыли.
Гидрофобность
Гидрофобные молекулы обычно неполярны и «предпочитают» находиться среди других нейтральных молекул и неполярных растворителей. В воде такие молекулы часто кластеризуются с образованием мицелл. Вода на гидрофобных поверхностях собирается в капли с низкими значениями угла смачивания.
Гидрофобными являются молекулы алканов, масел, жиров и других подобных материалов. Гидрофобные материалы используются для очистки воды от нефти, удаления разливов нефти и химических процессов разделения полярных и неполярных веществ.
Слово «гидрофобный» часто используется в качестве синонима к слову «липофильный» — «жиролюбивый», хотя это не вполне корректно. Действительно, гидрофобные вещества в целом липофильны, но среди них есть и исключения — например, силиконы.
Содержание
Химические основы
Согласно термодинамике, материя стремится к состоянию с минимальной энергией, а связывание понижает химическую энергию. Молекулы воды поляризованы и способны образовывать между собой водородные связи, чем объясняются многие уникальные свойства воды. В то же время, гидрофобные молекулы не поляризованы и не способны образовывать водородные связи, поэтому вода отталкивает такие молекулы, предпочитая образовывать связи внутри себя. Именно этот эффект определяет гидрофобное взаимодействие, называемое так не совсем корректно, так как его источником является взаимодействие гидрофильных молекул воды между собой. [2] Так, две несмешивающиеся фазы (гидрофильная и гидрофобная) будут находиться в таком состоянии, где поверхность их контакта будет минимальной. Данный эффект можно наблюдать в явлении разделения фаз, происходящем, например, при расслоении водно-масляной эмульсии.
Сверхгидрофобность
См. также
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Гидрофобность» в других словарях:
гидрофобность — гидрофобность … Орфографический словарь-справочник
Гидрофобность — – способность материала не смачиваться водой. [Словарь архитектурно строительных терминов] Гидрофобность – способность бетона не смачиваться капельно жидкой влагой; возникает при введении в состав или при обработке поверхности… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
ГИДРОФОБНОСТЬ — (от гидро. и греч. phobos страх боязнь), неспособность вещества (материала) смачиваться водой. К гидрофобным веществам относятся, напр., многие металлы, жиры, воски, кремнийорганические жидкости. Гидрофобность частный случай лиофобности … Большой Энциклопедический словарь
ГИДРОФОБНОСТЬ — (от гидро. (см. ГИДРО. (часть сложных слов)) и греч. phobos страх, боязнь), неспособность вещества (материала) смачиваться водой. К гидрофобным веществам относятся, напр., многие металлы, жиры, воски, кремнийорганические жидкости.… … Энциклопедический словарь
гидрофобность — сущ., кол во синонимов: 1 • лиофобность (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
гидрофобность — олеофильность Способность поверхности материала воспринимать жирную печатную краску и отталкивать воду или увлажняющий раствор. Гидрофобностью обладают печатающие элементы печатной формы способа плоской печати. [http://ofyug.ru/useful/abc/306]… … Справочник технического переводчика
гидрофобность — hidrofobiškumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos nesugebėjimas sudaryti molekulinių ryšių su vandens molekulėmis. atitikmenys: angl. hydrophobicity vok. Wasserabstoßungsfähigkeit, f rus. гидрофобность, f pranc … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
гидрофобность — hidrofobiškumas statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiagos nesugebėjimas sudaryti molekulinių ryšių su vandens molekulėmis. atitikmenys: angl. hydrophobity rus. гидрофобность … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
гидрофобность — hidrofobiškumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. hydrophobity vok. Hydrophobie, f; Wasserabstoßungsfähigkeit, f rus. гидрофобность, f pranc. hydrophobie, f … Fizikos terminų žodynas
Гидрофобность — ж. отвлеч. сущ. по прил. гидрофобный Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой
Гидрофобная жидкость – что это такое, свойства
В повседневной жизни каждый сталкивался с гидрофобной жидкостью. При этом многие даже не знают, что это такое. На просторах Сети можно найти множество роликов, на которых вещество, или даже воду, разделяют на отдельные «капли». Они держат форму и не растекаются. Такое явление имеет название – гидрофобная жидкость. Прежде чем разбираться в сути процесса, необходимо понять, что такое гидрофобность.
Что такое гидрофобность
Гидрофобность – свойство молекул, позволяющее избегать контакта с водой. Если частица обладает такой характеристикой, она называется гидрофобной. Явление можно наблюдать в природе, когда на листьях растений, обладающих гидрофобными свойствами, образуются капли воды. Такими же особенностями обладают масла, жиры и алканы.
Экспериментальным путем, ученым удалось внедрить гидрофобность в другие соединения. Это позволяет отталкиваться жидкость, которая попадает на различные поверхности.
Гидрофобная жидкость – жидкообразное соединение, которое благодаря уникальным свойствам молекул, отталкивает воду. Сюда можно отнести вышеупомянутые масла, жиры и алканы. Попадая в водянистую среди, такие элементы формируются в определенные изолированные сгустки или распределяются по ее поверхности.
Существует специальная гидрофобная вода. Создается она в специализированных лабораториях и обладает удивительными свойствами. На просторах Сети можно найти множество роликов, описывающих ее свойства.
Ученые нашли способ, как придать гидрофобность другим веществам. Вследствие этого, технология начала применяться в различных сферах жизни: медицине, быте и даже военной промышленности.
Гидрофобная жидкость: сфера применения
Технология гидрофобности нашла широкую сферу применения. Она позволила сделать привычные вещи куда-более комфортными в использовании. Такой экстракт добавляет в различные полироли и крема для автомобиля. Благодаря этому, капли дождя скользят по кузову не задерживаясь на нем. Гидрофобная жидкость для стекла в первую очередь направлена на его защиту.
Производили различных распылителей и кремов для обуви, также наделяют продукцию таким эффектом. Нанеся подобное напыление на обувь (даже тряпичную), она начнет отталкивать капли воды.
Такая же технология постепенно внедряется и в одежу. На просторах Сети вы могли видеть ролики, где на белую футболку выливают различные соусы и продукты. Все жидкости попросту стекают не пачкая ткань. Технология гидрофобности стала настоящим открытием и продолжает активно внедряться в нашу жизнь.
Что такое гидрофобный эффект?
Гидрофобия — это особенность молекул, которая заключается в том, что они хотят избежать любого контакта с водой. Молекулы — гидрофобы, в большинстве случаев не являются полярными, попадая в водное пространство, они сбиваются в группы и стараются исключить молекулы воды.
Поверхность обработанная гидрофобизатором
Причины боязни воды зданиями
Вода способна разрушать все на своем пути. Здания и дома не исключение. Большинство строительных материалов разрушаются при контакте з жидкостью и влагой.
Основные причины гидрофобии:
Список свойств строительных материалов, которые основываются на воздействии воды на растворы:
Материалы и их водопоглощение
Водопоглощение это свойство, когда материал способен поглощать влагу, а также удерживать ее. Показатель водопоглощения определяют за разницей веса. Сначала взвешивают сухой образец, а потом пропитывают его водой и тоже взвешивают. Разница в массе и будет этим показателем. Материал насыщается влагой до того, как заполняются все поры в местах, куда трудно попасть. Методы насыщения вещества регулируются ГОСТом.
Пределы водопоглощения очень большие в зависимости от строительного материала и какая есть гидрофобная поверхность.
Процентное отношение водопоглощения некоторых материалов:
Насыщают материал таким образом: в кипящую воду частями загружают испытуемый образец. Он некоторое время стоит в этой воде. При таком испытании у материала происходят следующие изменения:
Для получения более точных данных, нужно тестировать материалы и в сухом и в насыщенном состоянии. Такой анализ поможет точнее предсказать как поведет себя той или иной материал при контакте с водой или влагой.
Коэффициент размягчения — это взаимоотношение данных теста над материалом в двух состояниях: сухом и насыщенном.
Водостойкими считаются те материалы у которых размягченный коэффициент больше 0,75. Все остальные материалы с коэффициентом ниже 0,75 ни в коем случае не нужно применять под влиянием воды.
Морозостойкость материалов
Если материал насытили водой, а потом заморозили и растопили и так несколько раз, а с ним ничего не произошло, он остался цел, невредим и его свойства не ухудшились то его можно считать морозостойким. Есть такие стройматериалы, которые разваливаются от контакта с водой. Причина проста: лед.
Если материал натянул воды, которая потом замерзает, то в нутрии материала образуются кристаллы льда. Если их много, то они начинают давить на стенку материала. В результате, он теряет прочность, а иногда и форму, а его стенки вполне могут пустить трещины.
Материал считается морозостойким только когда коэффициент размягчения более 0,75. Это объясняется тем, что такие материалы впитывают и поглощают очень мало воды и в них внутри нет сильного давления льда на стенки.
Такие материалы называют плотными. Если материал насыщается водой не более 85% имеющих пор, то он удовлетворительно морозостойкий. Такой материал называют пористый.
Материалы на морозостойкость проверяют следующим образом: насыщенный водой образец помещают в морозильную камеру, дают ему замерзнуть. Потом достают и, поместив в комнатные температуры воду, дают оттаять. Такую процедуру повторяют около 150 раз, все зависит от того, какое предназначение материала в будущем.
В некоторых порах вода замораживается при очень низких температурах. Поэтому, проверку на морозостойкость нужно проводить при температуре мин – 17 градусов. Если после всех процедур строительный материал остался при своем весе, форме, не появились трещины, не полезла краска, то такой материал можно считать морозостойким. Разница в прочности материала на котором испытывали морозостойкость и контрольным образцом должна быть не больше 25%.
Существуют такие марки материалов, в зависимости от количества заморозок:
Ускоренная версия испытания на морозостойкость выглядит так: образец помещают в слабый раствор натрия сернокислотного. Когда он полностью насытится его достают и высушивают за температуры 105 градусов. Такое испытание является более серьезным и если материал его не пройдет, то единственный выход испытывать материал в камерах холода. 
Влияние мороза на материалы
Влагоотдача
В благоприятной среде и наличии нужных условий, некоторые материалы выделяют воду. Это называют влагоотдачей. Влагоотдача определяется весом воды, который потеряет материал, если температура будет 20 градусов, а влажность 60%.
Суховоздушное состояние — это баланс, который устанавливается между воздухом и влажностью строительной конструкции.
Материал в конструкции никогда не бывает сухим. Какой-то процент влаги всегда есть.
Водопроницаемость
Когда материал пропускает воду под напором — это называется водопроницаемость. В зависимости от строения различают водонепроницаемость. Строение бывает очень плотное и с мелкими порами. И те, и другие материалы считаются водонепроницаемыми. Испытать на водонепроницаемость возможно только на специальном оборудовании.
Проверка проходит таким образом:
Для веществ, которые используют для перекрытий помещений (рубероид, черепица), влагонепроницаемость важнее всего.
Гидрофобизаторы: их назначение и классификация
Водоотталкивающие гидрофобные материалы – это единственное средство, способное справится с влагой, от которой рушатся здания. Они придают материалам эффект не смачивания водой, повышают морозостойкость и уменьшают шансы появления коррозии.
Также, они помогают сберечь материал в сыром складе, снижают водопоглощение, сохраняют материал при перевозке на стройплощадку, улучшают внешний вид. Гидрофобы создают защитный шар на материале, который его сохраняет от внешних вредителей.
Не нужно использовать гидрофобизаторы до завершения строительных работ, так как они проникают вглубь материала лишь на 5 миллиметров и в течении работ могут стереться в зависимости от фобных поверхностей.
Виды гидрофобизации:
Поверхностная гидрофобизация это распыление гидрофизика на детали конструкции. Объемная гидрофобизация проводится так:
Наиболее эффективным считают объемную гидрофикацию, та как гидрофобность поможет уберечь здание в течении всего эксплуатационного срока и дольше.
Использование поверхностного гидрофобизатора
Их можно наносить на любую поверхность, сухую или влажную, в зависимости от цели. Гидрофобизатор поверхностного назначения можно наносить любым удобным способом.
Примеры поверхностных гидрофобизаторов:
Назначение объемных гидрофобизаторов
Объемные гидрофобизаторы применяют как внутренние инъекции для материалов.
Инструкция по применению объемного гидрофобизатора:
Примеры объемных гидрофобизаторов:
Другие методы создания гидрофобного эффекта
Добится гидрофобного эффекта можно и другим методом. Для этого нужно добавлять в растворы примесь, в состав которой входит силиконовый компонент. Она усилит уже имеющиеся гидрофобные свойства и придаст новые.
Примеры примеси на силиконовой основе:
Чтобы здание долго было в эксплуатации, то об этом надо позаботиться заранее. Если строить дом с нуля, то примеси для гидроизоляции помогут обеспечить срок службы дома и избежать ненужных трат в дальнейшем. Ну а если переделывать квартиру, многие профессионалы советуют не экономить на гидроизоляционных материалах, так как грибок в основном болезнь квартир. Такие методы сберегут и деньги, и здоровье всей семьи. Просто надо принять правильное решение.
Гидрофобное покрытие
Вода является основой жизни. Она необходима каждому живому организму, существующему на Земле. Но в то же время, вода обладает и разрушительной силой. Не зря существует пословица, что «вода камень точит». И это действительно так, излишняя влажность способна нанести вред даже самым прочным конструкциям и материалам. В связи с этим, для обеспечения защиты предметов от намокания ученые химики изобрели специальное покрытие, способное отталкивать влагу. Покрытия, способные предотвратить намокание предметов, называются гидрофобными. Первое гидрофобное покрытие появилось в обиходе примерно 40 лет назад.
В настоящее время гидрофобные покрытия имеют огромную популярность. Абсолютно каждый человек сталкивается с использованием гидрофобных покрытий. Область их применения колоссально широка. Они применяются как для защиты обуви и различных гаджетов, так и для защиты строительных материалов, уже готовых построек, автомобилей и многого другого.
В зависимости от материала поверхности, а также от способа их нанесения все гидрофобные материалы подразделяются на:
Однако, при покупке того или иного водоотталкивающего покрытия, следует помнить, что для каждого материала существует свое гидрофобное покрытие, состав которого адаптирован для нанесения на определенную поверхность. Нельзя, например, использовать гидрофобное покрытие для стекол, которое предназначено для защиты от влаги обуви, и наоборот.
Тем не менее, все гидрофобные покрытия, вне зависимости от своего состава, схожи по своим свойствам, которые направлены на защиту поверхности от влаги. К ним, в основном, относятся антиадгезионные свойства, абсолютная экологичность, способность образовывать на поверхности защитную пленку, предотвращающую впитывание влаги, запотевание (например, стекла), налипание грязи.
Гидрофобное покрытие для автомобиля
Автомобиль является тем транспортным средством, которое эксплуатируется при любых погодных условиях. А у некоторых владельцев, по причине отсутствия гаража, авто может даже зимовать на улице. В связи с этим, и сам кузов автомобиля, и многие детали подвергаются воздействию агрессивных сред, в том числе и влаге, которая является основным врагом железа и многих других декоративных элементов. А в комплексе с пылью и солью, которой так любят посыпать зимой дороги, влага является отличным средством, способным за считанные годы полностью привести в негодность лакокрасочное покрытие автомобильного кузова, что, в свою очередь, является причиной появления коррозии. Поэтому, транспортные средства очень нуждаются в хорошей защите. Линейка гидрофобных покрытий для автомобиля очень разнообразна. Она включает:
Гидрофобные покрытия обладают антиадгезионными свойствами, обеспечивая отталкивание с поверхности не только влаги, но и различного рода загрязнения. Структура водоотталкивающих покрытий позволяет им просачиваться на достаточную глубину в поры краски и лака, где происходит их кристаллизация. В результате этого на поверхности образуется невидимая тонкая силиконовая или кремниевая пленка, которая предотвращает появление нежелательных царапин и сколов краски на кузове авто. Благодаря применению таких покрытий можно значительно продлить срок службы и молодость своему любимому автомобилю.
Большинство таких покрытий для автомобиля имеют консистенцию, которая не требует специальных навыков и специального оборудования для их нанесения. Благодаря этому, абсолютно каждый человек может нанести гидрофобное покрытие своими руками на кузов автомобиля, соблюдая при этом инструкцию по применению покрытия, которая написана на упаковке.
Кроме того, на рынке существуют и более профессиональные гидрофобные покрытия для автомобиля, нанесение которых в домашних условиях невозможно, а требуют определенных знаний и техники. К таким покрытиям относятся:
В настоящее время каждый владелец автомобиля может выбрать гидрофобное покрытие по своему вкусу. Каким бы оно не было, в любом случае, кузов и лакокрасочное покрытие будут защищены от воздействия влаги и загрязнения.
материалы по теме
Гидроизоляционная пропитка
Строительный материал, который используется для отделки фундамента и стен, в той или иной мере боится воздействия влаги. Чтобы предотвратить его разрушение, необходимо воспользоваться специальным защитным составом. Он может быть изготовлен из разных составляющих компонентов. Существует своя классификация гидроизоляционных пропиток, применяемых с разной целью в том или ином случае.
Гидрофобные покрытия послужат мобильным технологиям
Исследование покрытий, осуществляемое в научно-исследовательской лаборатории Департамента энергетики, привлекло внимание одного популярного бренда электроники, который стремится помочь своей линейке мобильных электронных устройств отталкивать воду и прочее.
Гидрофобизирующие добавки
Актуальной проблемой при использовании бетона и кирпича является их гидроизоляционное покрытие. Это связано с деструктивным влиянием влаги на строительные объекты и материалы. Перепады во влажности воздуха, повышенное, или пониженное содержание воды и ее паров в окружающей среде могут привести к ряду нежелательных последствий.