Редкоземельные металлы – это металлы, содержащиеся в редкоземельных минералах. Сегодня они используются, среди прочего, в автомобильных каталитических нейтрализаторах и аккумуляторах, в производстве экранов и ламп, а также в качестве контрастного вещества при магнитно-резонансной томографии.
Их широкий спектр применения означает, что существует высокий спрос на редкоземельные элементы, и этот спрос постоянно растет.
Дополнительные области применения редкоземельных элементов были открыты после того, как в 2013 году американские исследователи сообщили, что поверхности, покрытые оксидами редкоземельных элементов, становятся водоотталкивающими.
Ученые из Базельского университета, Швейцарского института нанонауки и Института Пауля Шеррера в настоящее время сотрудничают с компанией Glas Trosch для более тщательного изучения этих гидрофобных свойств.
Водоотталкивающие свойства развиваются только после химических реакций
Исследователи покрыли стеклянные части оксидами, нитридами и фторидами редкоземельных элементов и проанализировали, насколько хорошо они смачиваются водой.
Они не смогли обнаружить каких-либо гидрофобных свойств, когда покрытие было только что нанесено. Только химические реакции с газообразными углеводородами, обнаруженными в окружающем воздухе, увеличили шероховатость поверхности и уменьшили смачивание водой.
Газообразные органические соединения из окружающего воздуха сначала адсорбируются поверхностью, а затем вступают в реакцию с оксидами с образованием карбонатов и гидроксидов до тех пор, пока поверхность полностью не покроется этими соединениями. Этот процесс происходит даже при комнатной температуре.
«Мы были удивлены, что гидрофобный эффект был вызван старением поверхности», – говорит профессор Эрнст Мейер с факультета физики Базельского университета, комментируя результаты проекта, поддержанного Комиссией по технологиям и инновациям (CTI).
Эти выводы очень показательны с научной точки зрения, поскольку каталитические процессы также часто происходят при комнатной температуре, что делает важным понимание физических свойств поверхности.
Однако исследованные материалы не подходят для промышленного производства водоотталкивающих стеклянных поверхностей, поскольку стекло требует сложного процесса хранения, прежде чем оно покажет желаемые гидрофобные характеристики.