Тема: «Создание нового гидрофобного строительного материала»

Муниципальный этап

Секция: Физика и биология

Тема: «Создание  нового гидрофобного строительного материала»

Автор:   Зюба Татьяна Алексекевна

Научный руководитель: Веригина Наталья Александровна

Место выполнения работы: МОУ Вейделевская СОШ

2017г.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Гидрофильность и гидрофобность

1.2 Что такое эффект лотоса?

1.3 Как это работает в природе?

1.4 Другие примеры эффекта лотоса в природе

1.5 Искусственные гидрофобные поверхности

1.6 Классификация гидрофобных материалов

2.Экспериментальные исследования и их интерпретация

2.1 Описание эксперимента

2.1.1 Испытание смачиваемости некоторыми жидкостями различных поверхностей

 2.1.2 Наблюдение гидрофобного эффекта, проявляемого пергаментной бумагой

2.1.3 Наблюдение эффекта лотоса на поверхности зеленого листа

2.1.4 Гидрофобизация поверхности дерева и образца тротуарной плитки

2.2 Интерпретация результатов экспериментов

2.3 Выводы

3. Создание нового строительного материала

3.1 Новые материалы как перспективная химическая продукция

3.2 Гидрофобные материалы

3.3 Состав нового строительного материала

3.4 Применение нового материала

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ  ЛИТЕРАТУРЫ

Введение

 Прорыв в новые области знаний, технологий, создание изделий с требуемыми свойствами, резкое улучшение экономических показателей, обретение технико-экономической независимости вследствие отказа от использования традиционно приемлемых материалов - все это возможно только благодаря новым полимерным композиционным материалам (ПКМ).

Композиционные материалы (композиты) – многокомпонентные материалы, состоящие, как правило, из пластичной основы (матрицы), армированной наполнителями, обладающими высокой прочностью, жесткостью и т.д. Сочетание разнородных веществ приводит к созданию нового материала, свойства которого количественно и качественно отличаются от свойств каждого из его составляющих.

Актуальность нашего исследования заключается  в   создании нового строительного материала, который смог бы заменить материалы, приносящие вред окружающей среде.

Предмет исследования:  свойства нового строительного материала.

Объект исследования:  Эффект лотоса, Гидрофобные молекулы.

Цель исследования: придумать новый строительный материал с гидрофобными свойствами и возможные области его применения.

Задачи исследования:

-изучить эффект лотоса;

-выяснить, какие вещества называются гидрофобными;

- разделить гидрофобные вещества по способу их нанесения;

-обобщить результаты исследования.

   Основными методами исследования являются описательный, интерпретационный, сравнительно-сопоставительный методы, теоретический анализ.

Теоретическая и практическая значимость работы определяется возможностью использования результатов исследования в процессе изучения  физики на уроках, а также при проведении дальнейших исследований в данном направлении.

Структура работы определяется последовательностью решения поставленных задач. Работа состоит из введения, в котором определяются основные параметры исследования; теоретической и практической частей; заключения, приложения  и списка использованной литературы.

1. Теоретическая часть

1.1 Гидрофильность и гидрофобность.

   Поверхностные явления обусловлены особыми (по сравнению с объемными) свойствами поверхностных слоев жидкостей и твердых тел. Там, где проходит

граница раздела фаз на поверхности твердого тела или жидкости, молекулы вещества приобретают особые, порой удивительные свойства.

  Как выяснил в конце XIX века американский физик Дж.У.Гиббс, молекулы, расположенные в поверхностном тончайшем слое любого вещества, имеют избыток свободной энергии. Любая капля жидкости как бы заключена в оболочку из таких молекул с избытком свободной энергии – отсюда и явления поверхностного натяжения, смачивания или отталкивания жидкостей.(Приложение 1)

   Явление поверхностного натяжения обусловлено тем, что любая система стремится уменьшить свою энергию, то есть уменьшить поверхность. Вот по-

чему предоставленная сама себе капля воды принимает форму шара. Ведь шар имеет наименьшую площадь поверхности для тела заданного объема. Капля

ртути, помещенная на стекло, из-за действия силы тяжести имеет форму не-сколько искаженного шара. Но если капнуть на чистое стекло воду, никаких капель не получится, вода равномерно растечется по стеклу. Почему такая раз-

ница?

   Дело в том, что атомы ртути гораздо сильнее притягиваются друг к другу, чем к молекулам, входящим в состав стекла. Молекулы же воды более склонны прилипать к частицам стекла. Взаимодействие воды и ртути со стеклом - это два противоположных случая, когда говорят о смачивании и несмачивании стекла.

Поверхностная энергия связана с межмолекулярным взаимодействием, так как состояние частиц (атомов, молекул) на границе раздела фаз отличается от состояния в объеме фаз из-за нескомпенсированности силовых полей частиц

на поверхности раздела. Состояние поверхности и поверхностные силы при смачивании и не смачивании играют важную роль.

  Сферическая форма капли жидкости при соприкосновении с поверхностью твердого тела не сохраняется. Изменение формы капли зависит от материала,

из которого сделано твердое тело. На стекле капля растекается, а на поверхности парафина приобретает форму сплюснутого шара. Зависимость формы капли от материала подложки объясняется различием сил взаимодействия между молекулами жидкости и сил взаимодействия молекул жидкости с молекулами твердого тела на границе раздела двух сред.

  Смачивающей называют жидкость, которая растекается тонкой пленкой по твердому телу. При этом силы притяжения молекул жидкости друг к другу

меньше сил их притяжения к молекулам твердого тела, и тогда жидкость должна растекаться по поверхности твердого тела и смачивать его.

   Несмачивающей называют жидкость, которая не растекается по твердому телу, а стягивается в каплю. В этом случае будут преобладать силы притяжения между молекулами самой жидкости, и она будет стремиться принять форму капли.

   Мера смачиваемости — это угол θ между смачиваемой поверхностью и каса-

тельной к поверхности жидкости. Его называют углом смачивания, или краевым углом. Для смачивающей жидкости угол смачивания острый, для несмачивающей жидкости угол смачивания тупой.

  Хорошее смачивание необходимо при нанесении красочных покрытий, обработке фотоматериалов, пайке, стирке.

   Использование веществ с минимальной смачиваемостью требуется для гидроизоляции, например, при изготовлении материала для плащей, курток, зонтов.

   Если в качестве жидкости используется вода, то говорят о гидрофильности (от греч. "филео" – любить, вещества имеют положительное сродство к воде)или гидрофобности (от греч. "фобос" – страх, имеющие отрицательное средство к воде).

    Молекулы гидрофобных веществ неполярны и не смешиваются с полярным растворителем, каковым является вода, но хорошо растворимы в органических растворителях, например, в эфире. Примером могут служить углеводороды

(бензин, керосин, парафин), животный жир, растительное масло. Не смачиваются водой листья некоторых растений .

   Гидрофильные вещества имеют полярную молекулу, включающую электроотрицательные атомы (кислород, азот, фосфор и др.). В результате отдельные атомы таких молекул также обретают частичные заряды и образуют водородные связи с молекулами воды. Примеры: сахара, аминокислоты, органические кислоты. Смачиваются водой бумага, асфальт, кирпич.

1.2 Что такое эффект лотоса?

   Лотос (Nelumbo) - многолетнее красивоцветущее водное и околоводное растение, единственный представитель семейства лотосовых, с толстым корневищем, запасающим питательные вещества. Выращивают растение в закрытых водоемах или открытых парках южных стран.

   Листья лотоса имеют округлую воронкообразную форму диаметром от 50 см до 70 см. Цветы довольно крупные, диаметром около 30 см, имеют многочисленные белые или розовые лепестки, поднятые на прямой цветоножке над водой.

   Под местом прикрепления цветоножки расположена зона реагирования, благодаря которой цветок меняет положение в зависимости от того, где находится солнце. Середина цветка состоит из многочисленных тычинок яркого желтого цвета и широкого цветоложа. Аромат цветков довольно приятен, но практически незаметен.

   Эффект лотоса  — это эффект крайне низкой смачиваемости поверхности, который можно наблюдать на листьях и лепестках растений рода Лотос (Nelumbo) и других растений, как например, настурция, тростник обыкновенный и водосбор. Технология самоочищающихся супергидрофобных покрытий основана на эффекте лотоса, возникающего при прямом контакте жидкости с   наноструктурированной поверхностью.

    Лотос стал одним из символов чистоты, благодаря свойствам его листьев удалять с поверхности воду и любые загрязнения, что позволяет им оставаться чистыми, даже вырастая на болоте. Данное явление сопровождается образованием на поверхности листа практически сферических капель, которые скатываются даже при незначительном наклоне, попутно унося с собой грязь,  которая находится на поверхности.

    Природа данного явления заключается в том, что капля, попадая на шершавую поверхность листа, как бы повисает на этих неровностях-иголках и не может коснуться основной поверхности. Таким образом, вода взаимодействует только с кончиками выступов, тем самым, радикально уменьшая площадь соприкосновения капли с поверхностью, что приводит к появлению супергидрофобных свойств. (Приложение 2)

1.3 Как это работает в природе?

   В целом, поверхность листьев всех растений устроена одинаково: внешний клеточный слой, покрытый тонкой пленкой, которая предотвращает потери воды растительной тканью и повышает механическую прочность эпидермиса. Эта тонкая кожица содержит набор различных липидов, которые также называют «восками». Такой воск придает кутикуле водонепроницаемость и в значительной степени препятствует проникновении через нее водяных паров.

   Многим кажется очевидным, что чем более гладкая поверхность, тем легче ее очистить, но если рассмотреть поверхность лотоса под микроскопом, то можно

увидеть, что она довольно шероховатая из-за находящихся на ней кристаллов воска. Поскольку эти кристаллы очень мелкие, то невозможно ни увидеть их невооруженным взглядом, ни почувствовать на ощупь.

    На самом деле, смачиваемость поверхности зависит от ее наноструктуры.  Как уже отмечалось, физический смысл эффекта смачиваемости заключается в определенном соотношении сил поверхностного натяжения на границах фаз:

вода-воздух, вода - твердое тело, твердое тело - воздух.

   При полной смачиваемости краевой угол стремится к нулю, потому что вода растекается по поверхности тела и образует на ней мономолекулярную пленку.

  При этом капля воды максимально растекается на поверхности всего листа.

Если краевой угол будет равен 180 градусам (чего не бывает в природе), то капля воды теоретически должна будет собраться в шарик и касаться поверхности твердого тела только в одной точке.

1.4 Другие примеры эффекта лотоса в природе

   Этот эффект можно наблюдать и у некоторых представителей животного мира.

   Так, обыкновенный навозный жук имеет очень короткие лапки и не в состоянии сам очиститься от прилипшего к наружной части его панциря и крылышкам навоза, в котором обитают тысячи вредных микроорганизмов. Но на помощь жуку пришла сама природа. За тысячи лет эволюции она добилась того, что все навозники в мире всегда остаются чистыми. Тут не обошлось без использования нанотехнологий: если рассмотреть поверхность панциря жука

под электронным микроскопом, то можно обнаружить на ней интересные наноструктуры, очень похожие на наноструктуры лотоса.

   Выделяя воскообразные вещества, жук придает своей поверхности способность к самоочищению, и в результате никакая грязь с вредными микроорганизмами к нему не прилипает. Таким же образом поступают и другие представители мира насекомых - стрекозы и бабочки, которые обрабатывают воском свои крылышки.

1.5 Искусственные гидрофобные поверхности.

   Сегодня ученые пытаются скопировать и воспроизвести гидрофобные свойства созданных природой поверхностей, усовершенствуя аналогичные физико- химические структуры с целью усиления желаемого эффекта.

 В результате проведения таких научно-исследовательских работ появились покрытия с особыми функциональными свойствами. Эти покрытия толщиной всего лишь несколько нанометров состоят в основном из одного органического и одного неорганического компонента. Неорганическую матрицу, как правило, образованную диоксидом кремния, диоксидом циркония или диоксидом титана, объединяют с органической матрицей (в основном это органические растворители). В зависимости от требований, предъявляемых к покрытию, в матрицу вводят наночастицы тех или иных веществ. Таким способом можно увеличивать количество функциональных свойств и управлять ими. На первый взгляд подобные системы не кажутся особенно сложными. Но основная трудность при получении нанопокрытий заключается в оптимальном подборе соотношения компонентов, поскольку именно от этого и зависят их функциональные свойства. Поэтому все исследовательские институты и компании, запатентовавшие наносистемы, тщательно охраняют свои разработки.

   В настоящее время с помощью нанослоев можно придать поверхностям самые разные свойства, и такие покрытия относятся к продуктам нанотехнологий пер-

вого поколения.   

1.6  Классификация гидрофобных материалов

   В зависимости от материала поверхности, а также от способа их нанесения, все гидрофобные материалы подразделяются на:

- Лаки. Ими обрабатываются, в основном, деревянные поверхности. Гидрофобные лаки предотвращают впитывания деревом влаги, и как следствие, не допускают его разбухания и гниения. Производятся в неокрашенном виде, другими словами – бесцветными. Благодаря гидрофобным лакам, деревянные поверхности становятся не только защищенными, но и приобретают привлекательный вид и блеск.

- Пропитки. Очень популярными являются во время строительства стен зданий и дорожек на террасах. Эффективным водоотталкивающим средством выступают для различных пористых поверхностей.

- Морилки. В основе данного гидрофобного покрытия лежит олифа. Такие морилки также отлично подойдут для защиты от влаги деревянных покрытий. Нанесение вещества происходит с помощью валика, кисти или же методом распыления.

- Краски. Имеет наиболее широкую область применения, так как подходит для абсолютно любых типов поверхностей. Гидрофобные краски легко наносятся, у них отсутствует запах, а также они являются гигиеничными. Гидрофобное покрытие - жидкости, воски, аэрозоли. Такие покрытия предназначены для защиты обуви, стекол, мониторов компьютеров и экранов планшетов и телефонов. Они продаются во многих магазинах и не требуют специальных инструментов для их нанесения.

   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.

2.  Экспериментальные исследования  и их интерпретация.

2.1 Описание эксперимента

2.1.1 Испытание смачиваемости некоторыми жидкостями различных поверхностей

   На различные поверхности наносили каплю испытуемых жидкостей, наблюдали форму капель, следили за тем, насколько капля жидкости растекается по поверхности (оценивали диаметр капель), приблизительно оценивали величину краевого угла. Делали вывод о полном смачивании/несмачивании/ ограниченном смачивании.

На всех снимках жидкости расположены слева направо:

Спирт – Вода – Масло подсолнечное – Нефть.

   Испытуемые поверхности: фильтровальная бумага, тетрадная бумага, пергаментная бумага, рукав для запекания (полиэтилентерефталат), полипропиленовая пленка, оргстекло (полиметилметакрилат), парафин, оконное стекло, фольга алюминиевая, пластина стальная.

2.1.2 Наблюдение гидрофобного эффекта, проявляемого пергаментной бумагой

    Пергаментную бумагу закоптили в пламени свечи и поместили на нее капли воды. Наблюдаем, как вода захватывает частички сажи и очищает поверхность пергамента.

   Далее стеклянную пластинку коптили в пламени свечи сначала с одной, затем с двух сторон и погружали в стакан с водой. Вода захватывает частички сажи с пластинки, закопченной с одной стороны, образуя красивые узоры.

   Чтобы сделать поверхность сажи более плотной, парафинировали её с одной из сторон. В этом случае погруженная в воду пластина незапарафинированной стороной отражала свет, как зеркальная.

2.1.3 Наблюдение эффекта лотоса на поверхности зеленого листа

   Наносили каплю воды на чистую и загрязненную частичками сажи поверхность листьев тюльпана.

   Наблюдали за тем, как капли воды захватывают частички сажи и очищают поверхность зеленого листа, однако полного самоочищения поверхности не происходит, как и в случае с пергаментной бумагой в опыте.

2.1.4 Гидрофобизация поверхности дерева и образца тротуарной плитки

   Подобрали образцы деревянной и керамической поверхности, очистили и высушили их. На поверхность деревянной дощечки и образец тротуарной плитки из баллончика наносили гидрофобизирующий состав из лабораторного

набора «Нанобокс» так, чтобы он покрыл часть испытуемой поверхности ровным слоем. Нанесенный слой высушивали на воздухе при обычной температуре. Далее обработанную и необработанную часть поверхности древесины и тротуарной плитки подвергли испытанию водой. Наблюдали проявление явно выраженного водоотталкивающего эффекта на обработанной гидрофобизирующим составом части поверхности.

2.2 Интерпретация результатов экспериментов

   В начале эксперимента мы ставили задачу испытать влияние природы поверхности и жидкости на явление смачиваемости. Среди испытуемых жидкостей нефть является смесью неполярных углеводородов, масло – вязкое жидкое вещество, содержащее кроме слабополярных С-Н-связей, электроотрицательные атомы кислорода, а вода и спирт – сильнополярные жидкости.

   Среди органических поверхностей парафин и полипропилен не содержат в своём составе атомов кислорода, а такие неорганические поверхности как фольга и стальная пластинка имеют металлическую кристаллическую решетку, да и стекло содержит в своем составе сильнополярные связи.

    В нашем эксперименте большинство испытываемых жидкостей смачивают выбранные нами материалы. Об этом можно судить по форме капель, где краевой угол практически во всех случаях оказывается меньше 90о.

   Фильтровальная бумага, как пористый материал, полностью впитывает все жидкости. На поверхностях, как из органических материалов, так и из неорганических жидкости растекаются, образуя капли похожей формы. Краевой угол очень мал, в большинстве случаев его значение лежит в пределах 20-30С0.

   В отличие от лепестков лотоса, искусственно созданная гидрофобная поверхность не самоочищающаяся, поэтому она не может постоянно оставаться чистой. В то же время количество атмосферных загрязнений, а для текстильных изделий, являющихся предметами одежды, также пятен от сажи, кофе или соков, остающихся на такой поверхности, уменьшается. После такой обработки для удаления загрязнений требуется, как правило, очень мало моющего средства, усилий и времени.

   Кроме того, в гидрофобизирующие составы часто добавляют суспензию фторированных полимерных углеводородов, которые снижают вероятность заражения обработанной ими поверхности микроводорослями и бактериями.

   Это демонстрирует эксперимент с невидимой краской, которая препятствует запотеванию стекол. Это изображение может сохраняться в течение нескольких дней или даже недель - до тех пор, пока стекло не очистят. На поверхности рисунка формируется тонкий гидрофильный слой, который равномерно распределяет по всей обработанной поверхности капельки конденсата, образующегося из выдыхаемого воздуха. В результате такой обработки на поверхности рисунка может удерживаться только очень тонкая пленка из молекул воды, которая абсолютно прозрачна и поэтому практически невидима. Такие составы можно наносить на зеркала в ванной комнате, очки или визоры мотоциклетного шлема.

   Состав средства, которое используется в этом эксперименте, отличается от аналогичных промышленных составов, которые действуют гораздо эффективнее, дольше держатся на поверхности и более устойчивы к механическим воздействиям.

2.3 Выводы:

1.Органические жидкости (спирт, подсолнечное масло, нефть) проявляют сходную способность к смачиванию различных поверхностей как органического, так и неорганического происхождения.

2. Вода проявляет различную способность к смачиванию: полное смачивание на фильтровальной бумаге, стекле; ограниченное смачивание на полиэтилентерефталате, полиметилметакрилате, алюминиевой фольге, стальной пластине; несмачивание на тетрадной и пергаментной бумаге, полипропилене, парафине. Таким образом, большая гидрофобность проявляется именно поверхностями, состоящими из соединений со слабополярными связями (полипропилен, парафин). Гидрофобные свойства тетрадной и пергаментной бумаги обусловлены их сложным составом и присутствием, помимо целлюлозных волокон, гидрофобными добавками.

3.Стеклянная пластина приобретает гидрофобные свойства при нанесении слоя мельчайших частичек сажи.

4.Не все поверхности обладают самоочищающейся поверхностью.

5.Искусственные гидрофобные покрытия чаще всего не обладают способностью к самоочищению, однако их нанесение на ряд поверхностей значительно уменьшает количество загрязнений, задерживающихся на поверхности, и существенно облегчает их очистку. Это находит практическое применение в строительстве для нанесения гидрофобных покрытий на кровельные и отделочные фасадные материалы или кирпичную кладку, или для изготовления текстильных изделий, используемых для навесов, зонтов, плащей, а также галстуков, костюмов, дождевиков с целью их более длительной сохранности. Очищать такие поверхности от загрязнений становится значительно легче.

6.При необходимости поверхности можно придать и гидрофильные свойства. Это находит своё применение в создании антизапотевающих поверхностей, применяемых для защиты стекол очков или визоров мотоциклетных шлемов.

3. Создание нового строительного материала

3.1 Новые материалы как перспективная химическая продукция
   Одно из важнейших направлений, определяющих развитие всех отраслей промышленности, строительства, медицины и сферы услуг – это новые материалы. Изменения укладов жизни человечества связаны с открытием и освоением производства новых материалов. Материалы – это ступени нашей цивилизации, а новые материалы – это трамплин для прыжка в будущее.
Когда мы говорим о критериях, определяющих приоритетные, критические технологии (качество жизни, безопасность, конкурентоспособность и т.д.), одним из важнейших критериев является такая характеристика технологии – как способность коренным образом изменить, “перевернуть” всю структуру производства, а возможно, и социальных условий жизни человечества. К таким технологиям, вероятно, относятся информационные технологии, биотехнологии, генная инженерия. К этим же технологиям относятся и технологии получения новых материалов. По экспертным оценкам в ближайшие 20 лет 90% материалов будут заменены принципиально новыми, что приведет к революции в различных областях техники. О перспективности работ по новым материалам свидетельствует и тот факт, что почти 22% мировых патентов выдаются на изобретения в этой области. Особенно заметен прогресс в разработке производстве неорганических материалов.
Солидный научный задел российских ученых и их самоотверженный труд в условиях тяжелейшей финансовой ситуации позволяет России до сих пор сохранять достаточно высокий научно-технический потенциал в этой области разработок. Сравнительные оценки независимых экспертов показывают, что в области новых материалов Россия имеет общий высокий уровень и приоритетные достижения в отдельных областях. Наиболее высок уровень разработок по композиционным, полимерным, и сверхтвердым материалам, несколько ниже – по керамическим материалам, но ни по одному направлению Россия не имеет значительного отставания от мирового уровня, и по каждому из направлений имеет разработки, не уступающие мировым. По оценкам Группы по пересмотру национальных критических технологий США при Белом доме возможности России в области технологий материалов по ряду направлений равны возможностям промышленно развитых стран. Таким образом, в России сохранена база разработки и производства новых материалов. В 33 регионах России успешно работают около 200 научных коллективов, способных разрабатывать новые материалы и технологии их изготовления.
Мы  живем в ХХI веке и целесообразно рассмотреть требования этого века в технологиям получения материалов. Для развития техники высоких температур необходимы композиционные материалы (КМ) на основе углеродных волокон (УВ), углеродных и карбидо–углеродных матриц. Основные требования к таким КМ в настоящее время и, особенно, в недалеком будущем сведутся к следующему: в двигателях современных и будущих ракет, в системах управления вектором тяги, наконечниках и кромках крыльев в слабоокислительной атмосфере требуются материалы с рабочей температурой до 4000° С, прочностью до 200 МПа и с плотностью не более 2 г/см³, что исключает использование жаропрочных сплавов.
В авиационных газотурбинных двигателях (ГТД) необходимы материалы с рабочей температурой до 2000° С, прочностью до 250 МПа, коэффициентом температурного расширения близким к нулю, временем эксплуатации в сильно окислительной атмосфере до 1000 час.
Для изготовления тормозных дисков авиационных колес необходимы фрикционные материалы прочностью до 150 МПа, с коэффициентом трения до 0,35, с рабочей температурой до 1800° С.
 

3.2 Гидрофобные материалы

   Около сорока лет назад изобрели первые составы, обладающие гидрофобным эффектом. Это были далекие от совершенства жидкости, которые отличались высокой пожароопасностью и низкой эффективностью. Причем некоторые из них требовали применения органических растворителей, не отличающихся долгожительством.

Современный гидрофобизатор, это высокомолекулярное соединение, кремнийорганические полиорганосилоксаны различного вида. Например, такие как:

• Сыпучие смеси, добавляемые в составы, их которых на предприятиях изготавливают кирпич или бетон;
• Жидкие растворы – полиметилгидридсилоксилаты, вводимые внутрь пористой поверхности несущих конструкций;
• Смолы – полиметилсиликсилаты, которыми пропитывают наружную поверхность стен здания на этапе строительства;

   Используемый влагозащитный состав гидрофобных смесей создает надежную защиту поверхности основного материала конструкции от агрессивного воздействия окружающей среды. Во много раз снижает впитывающие свойства бетона и кирпича. А так же современные гидрофобизаторы обладают антисептическим действием, то есть предотвращают рост плесени и грибков.

3.3 Состав нового строительного материала

   В результате экспериментов я пришла к выводу о том, что мой строительный материал должен быть в жидком состоянии, так как именно это состояние обеспечит его гидрофобными свойствами. В строительном материале необходимо наличие суспензий мелкодисперсных частиц силикатов, оксидов и полимеров, также в него можно добавить красящие пигменты для придания составу декоративной цветовой гаммы.

   Мой строительный материал состоит из  кремнийорганической жидкости активных атомов водорода, силикат натрия, диоксида кремния.

   При нанесении на поверхности  этот материал  способен образовывать бесцветную плёнку, которая обладает высокой адгезией и прочными химическими связями. Такое свойство обусловлено наличием в составе кремний органической жидкости активных атомов водорода, которые способны легко образовывать гидроксильные группы со многими химическими элементами. Однако, при этом в отличие от других гидроизоляционных составов  является «дышащей», за счёт чего внутренняя влага не накапливается внутри защищаемой конструкции и не становится причиной её порчи.

   Такое свойство особо актуально для тех регионов эксплуатации, где наблюдается высокая влажность в течение одного или нескольких сезонов, а также в зимний период наблюдаются резкие перепады температуры.

   При высыхании жидкости образуемая плёнка является устойчивой к высоким и низким температурам, оседанию пыли и грязи на поверхности, воздействию влаги. Никаким образом не изменяет внешний вид материала, на который наносится, при условии, если в неё специально не добавлялись красящие пигменты. Жидкость способна растворяться в углеводородных составах и из неё можно изготавливать водные эмульсии. При этом она не теряет своих свойств и не ухудшает химические свойства основного раствора.

3.4 Применение нового материала

   Новый материал можно использовать в строительстве для защиты внешних конструкций от промерзания, солевыделения, различных атмосферных осадков и отсыревания. Он может наноситься в виде внешнего слоя или добавляться в бетонные растворы. Его также  можно применять на окрашенных конструкциях с целью предотвращения их выцветания.

   В электротехнике  возможно использование  в целях защиты керамических, фарфоровых и стеклянных изоляторов от повышенной влажности.  

Заключение

   За время работы я очень много узнала о гидрофобных веществах  и их применении в нашей жизни, создала свой материал, который, по моему мнению, будет использоваться в различных сферах нашей жизни.

 В последние годы ученые разрабатывают все новые гидрофобные вещества, при помощи которых можно защитить различные материалы от смачивания и загрязнения, создавая таким образом даже самоочищающиеся поверхности. Одежда, металлические изделия, стройматериалы, автомобильные стекла - сфер применения множество. Дальнейшее изучение этой темы приведет к разработке мультифобных веществ, которые станут основной для грязеотталкивающих поверхностей. Создав подобные материалы, люди смогут сэкономить время, средства и ресурсы, а также появится возможность снизить степень загрязнения природы чистящими средствами. Так что дальнейшие разработки пойдут на пользу всем.

Список использованной литературы:

1 «Теорема технологии» www.nkj.ru/archive/articles/16671/

2. «Эффект лотоса», «Лотос»https://ru.wikipedia.org/

3.www.нанобарьер.рф

4. Руководство пользователя к лабораторному набору «Нанобокс» Института

новых технологий, www.int-edu.ru

5. «Химия и жизнь» http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/a3395b..

6. В.А.Озерянский, М.Е.Клецкий, О.Н.Буров, Познаем наномир: простые экс-

перименты. Ростов-на-Дону, Изд. РСЭИ, 2009.

7.Энциклопедический словарь юного химика, Изд. Педагогика, 1982, стр.219

8.Левон Борисович Пиотровский «Нанотехнология», «Нанонаука» и «Нанообъекты»: что значит «нано»?

9. В.В.Еремин. Нанохимия и нанотехнологии, лекция №1. М., Педагогический университет «Первое сентября», 2009.

Приложение 1

Приложение 2