В работе дан краткий обзор новых подходов к характеризации качества поверхностей, обладающих гидрофобными свойствами. Эти подходы основаны на математических процедурах, связанных с большим объемом вычислений, в том числе на фрактальных методах. Изучена взаимосвязь между углом смачивания гидрофобной поверхности и параметрами поверхности, такими как шероховатость и фрактальная размерность профиля. Разработана модель супергидрофобной поверхности, описаны ее параметры, такие как эффективный гидрофобный угол смачивания, доля твердой фазы поверхности в контакте с жидкостью, параметры иерархической структуры. Установлено, что использование наноструктурных колонн при формировании супергидрофобной поверхности с учетом иерархической структуры дает возможность существенно увеличить значения краевого угла смачивания. Определены зависимость краевого угла смачивания от доли контакта «жидкость-твердое» на межфазной границе, которая объясняется усложнением структуры поверхности, и взаимосвязь доли твердой фазы с фрактальной размерностью. Установлено, что при оценивании краевого угла смачивания взаимосвязь фрактальной размерности значительно выше, в сравнении с параметрами шероховатости Ra и Rz. При помощи регрессионного анализа определены коэффициенты корреляции между углом смачивания и другими параметрами гидрофобной поверхности. Полученные результаты могут быть использованы при обработке измерительной информации в соответствии с современными стандартами в области геометрических характеристик поверхностей, в том числе при разработке программного обеспечения для средств измерений параметров гидрофобных поверхностей.
A brief overview of new approaches to characterizing the quality of surfaces with hydrophobic properties is given. These approaches are based on mathematical procedures involving a large amount of computation, including fractal methods. The relationship between the wetting angle of a hydrophobic surface and surface parameters such as roughness and fractal dimension of the profile has been studied. A model of a superhydrophobic surface is developed, its parameters are described, such as the effective hydrophobic wetting angle, the proportion of the solid phase of the surface in contact with the liquid, and the parameters of the hierarchical structure. It has been established that the use of nanostructured columns in the formation of a superhydrophobic surface, taking into account the hierarchical structure, makes it possible to significantly increase the values of the wetting edge angle. The dependence of the wetting edge angle on the fraction of the liquid-solid contact at the interface is determined, which is explained by the complication of the surface structure, and the relationship between the fraction of the solid phase and the fractal dimension is determined. It was found that when estimating the wetting edge angle, the relationship of the fractal dimension is significantly higher in comparison with the roughness parameters Ra and Rz. The correlation coefficients between the wetting angle and other parameters of the hydrophobic surface were determined using regression analysis. The results obtained can be used in the processing of measurement information in accordance with modern standards in the field of geometric characteristics of surfaces, including in the development of software for measuring parameters of hydrophobic surfaces.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.