vestnik Экологический вестник научных центров Черноморского экономического сотрудничества Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation 1729-5459 Кубанский государственный университет RU 828 10.31429/vestnik-15-2-102-107 Научная статья Original article Физика Physics Исследование краевого угла капли морской воды при испарении на супергидрофобной поверхности стали A40S The contact angle of a sea-water drops on a superhydrophobic surface of steel A40S during evaporation research Уколов А.И. Уколов Алексей Иванович Ukolov Aleksey I. Ukolov_aleksei@mail.ru

канд. физ.-мат. наук, доцент кафедры математики, физики и информатики Керченского государственного морского технологического университета

 Попова Т.Н. Попова Татьяна Николаевна Popova Tatyana N. ptn1311@yandex.ru

д-р пед. наук, профессор, заведующая кафедрой математики, физики и информатики Керченского государственного морского технологического университета

 Керченский государственный морской технологический университет, Керчь, Республика КрымKerch State Marine Technological University, Kerch, Republic of Crimea 27 06 2018 15 2 102 107 07 05 2018 25 05 2018 27 06 2018 Copyright (c) 2018 Уколов А.И., Попова Т.Н. 2018 Уколов А.И., Попова Т.Н. Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

The work is directed at solving the problem of reducing the efficiency of marine industrial facilities, in particular shipping, due to the harmful effects caused by biological soiling. The technology of superhydrophobic coating is combining economic and environmental criteria for the protection of hulls. However, there are problems for their widespread use, associated with temporary surface degradation and loss of the superhydrophobic state. Therefore, experimental studies, including observations of the behavior of sea-water drops on the superhydrophobic surfaces of materials used in shipbuilding, help to identify the causes of the microstructure disturbance of the layer and the loss of necessary properties.

In this work, the mechanism of evaporation of natural sea water droplets on the superhydrophobic surface of A40S shipbuilding steel is considered. A possibility of loss of a superhydrophobic state with salt concentration increase due to a droplet´s volume decrease, the dependence of the contact angle on the evaporation time was investigated on a specially designed unit. The effect of the force of gravity on the shape of a drop is estimated.

It is shown that in the process of evaporation the contact angle decreases, but before the crystallization process begins, it exceeds 150º, thereby preserving the superhydrophobic properties of the surface. A decrease in volume does not completely eliminate the effect of gravity on the shape of the drop, but reaches its minimum for a value of 0.5 μl.

The obtained results contribute to the further investigation of the properties of superhydrophobic coatings, and expand the possibilities of their application in shipbuilding.

В работе экспериментально исследовано поведение капель морской воды на супергидрофобном покрытии судостроительной стали марки A40S в процессе испарения. На специально сконструированной установке выполнены оптические наблюдения формы капель. Получены зависимости краевого угла при уменьшении их объема от времени испарения. Показана стабильность супергидрофобного состояния вплоть до начала процесса кристаллизации соли и сделана количественная оценка влияния сил гравитации на форму капли. Полученные результаты направлены на расширение понимания возможности реального применения супергидрофодных покрытий для защиты корпусов судов.

 супергидрофобная поверхность судостроительная сталь краевой угол испарение капля морская вода superhydrophobic surface shipbuilding steel contact angle evaporation drop sea water Исследование поддерживается Керченским государственным морским технологическим университетом по контракту № АААА-А18-118021990017-5. Chu Z., Seeger S. Superamphiphobic surfaces // Chemical Society Reviews. 2014. Vol. 43. P. 2784-2798. Ragesh P. at al. A review on self-cleaning and multifunctional materials // Journal of Materials Chemistry A. 2014. Vol. 2. P. 14773-14797. Tam J., Palumbo G., Erb U. Recent Advances in Superhydrophobic Electrodeposits // Materials. 2016. Vol. 9. Iss. 3. P. 151-178. Придворов Б. Н., Попова Т. Н., Уколов А. И. Супергидрофобные поверхности. Обзор // Образование, наука и молодежь - 2017. 2017. Ч.2. C. 107-120. , 2017, vol. 2, pp. 107-120. (In Russian)] Zhang P., Lv F.Y. A review of the recent advances in superhydrophobic surfaces and the emerging energy-related applications // Energy. 2015. Vol. 82. P. 1068-1087. Ferrari M., Benedetti A. Superhydrophobic surfaces for applications in seawater // Advances in Colloid and Interface Science. 2015. Vol. 222. P. 291-304. Samaha M. A., Tafreshi H. V., Gad-el-Hak M. Superhydrophobic surfaces: From the lotus leaf to the submarine // Comptes Rendus Mecanique. 2012. Vol. 340. P. 18-34. Genzer J., Efimenko K. Recent developments in superhydrophobic surfaces and their relevance to marine fouling: a review // Biofouling. 2006. Vol. 22. Iss. 5. P. 339-360. Gupta R., Vaikuntanathan V., Sivakumar D. Superhydrophobic qualities of an aluminum surface coated with hydrophobic solution NeverWet // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2016. Vol. 500. P. 45-53. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Общий курс физики. Молекулярная физика. М.: Наука, 1976. 480 с. Zhao T., Jiang L. Contact angle measurement of natural materials // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2018. Vol.161. P. 324-330. Zhang X., at al. Polyelectrolytemultilayer as matrix for electrochemical deposition of gold clusters: towardsuper-hydrophobic surface // J. Am. Chem. Soc. 2004. Vol. 126. P. 3064-3065.