Проблема коррозии металла на протяжении всей истории металлообработки остается одной из основных, вследствие чего вопрос о защите металла от коррозионного разрушения остается актуальной научно-технической задачей. Одним из перспективных методов защиты металла от коррозии является нанесение так называемых супергидрофобных покрытий. Супергидрофобные материалы и покрытия представляют большой практический интерес, поскольку обладают рядом уникальных функциональных свойств, в т.ч. водонепроницаемостью, устойчивостью к биообрастанию, к неорганическим и органическим загрязнениям, способностью к самоочищению, электроизоляционными свойствами. Супергидрофобные покрытия способны защищать от коррозии металлы и сплавы, а также снижать гидродинамическое трение жидкого потока.  Супергидрофобные поверхности проявляют т. н. «эффект лотоса»: при контакте с ними капля воды принимает форму, близкую к шарообразной, и даже при небольшом наклоне поверхности по отношению к горизонту капля с неё скатывается, захватывая при движении загрязнения поверхности.

Основным недостатком супергидрофобных покрытий является их низкая износостойкость при механическом воздействии. В РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан метод, позволяющий повысить износостойкость супергидрофобных покрытий за счет предварительного анодного окисления металла основы. Формирование супергидрофобной поверхности реализуется в два этапа: на первом этапе анодным окислением в растворе кислот на поверхности металла создается шероховатый слой, который на втором этапе модифицируется за счет адсорбции на нём органических веществ с низкой поверхностной энергией. В частности, авторами использовалась смесь диметилсульфоксида (ДМСО) и стеариновой кислоты, позволившая получить супергидрофобную поверхность за 10 минут при температуре всего 30 °C.

Основной целью исследования стало изучение влияния анодного окисления на свойства супергидрофобных покрытий. Авторами было установлено, что при проведении процесса в растворе серной и фосфорной кислот на поверхности металла формируется тонкая оксидная пленка с развитым микрорельефом поверхности. При напряжении в ванне с электролитом 12 вольт процесс занимает 20 минут и проводится при комнатной температуре (25 °C). Такая предварительная обработка позволяет значительно улучшить адгезию (сцепление) металла с модифицирующими органическими веществами (ДМСО и стеариновой кислотой), что значительно улучшает износостойкость супергидрофобного покрытия. Износостойкость покрытия оценивали воздействием на него калиброванного песка в орбитальном шейкере. 

Супергидрофобные покрытия, полученные на поверхности алюминия по старой технологии (технологии с предварительной стадией травления) теряет супергидрофобность уже через 15 мин испытаний, супергидрофобные покрытия, сформированные на предварительно анодированном алюминии, сохраняют супергидрофобные свойства и спустя 20 часов испытаний. Через 22 часа испытаний покрытие перестает быть супергидрофобным, но, следует отметить, что даже покрытие полностью не истирается. В свою очередь испытание на коррозию показало, что при воздействии соляным туманом (5% водный раствор хлористого натрия), анодированные образцы выдерживают 830 часов без проявлений коррозии, в то время как чистый сплав в аналогичных условиях начинает корродировать спустя 22 часа.

 

    Изображение поперечного сечения анодированного образца, полученное при помощи сканирующего электронного микроскопа. Толщина анодной оксидной составляет 0,46 мкм. Толщина верхнего слоя супергидрофобной поверхности составляет 2,6 мкм.

   

Одним из проявлений «эффекта лотоса» является самоочищение поверхности при контакте с каплями воды. Фотографии иллюстрируют способность к самоочищению образцов стандартного сплава алюминия (1-3) и анодированного алюминия с супергидрофобным покрытием (4-6).