Явление суперсмачивания: экспериментальные результаты и возможные механизмы

Н.А. Иванова

(Институт X-BIO, Тюменский ГУ, Тюмень)

Трисилоксановые поверхностно-активные вещества (ПАВ) - новый тип низкомолекулярных неионогенных ПАВ, которые обеспечивают быстрое и полное смачивание гидрофобных поверхностей водными растворами (суперсмачивание), что невозможно при использовании обычных ПАВ. Благодаря этим превосходным свойствам, трисилоксановые ПАВ стали повсеместно применяться в сельском хозяйстве как активные ирригационные присадки и присадки в составе растворов пестицидов. Однако применение суперсмачивателей оказалось сопряжено с рядом проблем. С одной стороны, трисилоксановые ПАВ подвержены гидролизу, что уменьшает время активности растворов на их основе. С другой стороны, исследования последних лет показали, что данный тип ПАВ в составе средств защиты сельскохозяйственных культур является токсичным и представляет потенциальную угрозу для окружающей среды. Решение этих проблем требует разработки устойчивых и биобезопасных форм ПАВ, что, в свою очередь, невозможно без понимания механизма суперсмачивания. Несмотря на многолетние исследования данного явления с использованием современных экспериментальных методов, приборов и передовых вычислительных инструментов, в научном сообществе по-прежнему имеет место активная дискуссия о природе суперсмачивания. Обсуждаются различные механизмы суперсмачивания, такие как формирование двухслойных агрегатов и кристаллической фазы в объеме, прямая адсорбция молекул на межфазную поверхность с учетом структуры молекул трисилоксановых ПАВ, а также действие сил Марангони и дальнодействующих сил. Доклад посвящен обзору недавних достижений в области экспериментальных исследований явления суперсмачивания, включая результаты, полученные автором. Приведен критический анализ предполагаемых механизмов (гипотез) суперсмачивания. Сформулированы основные задачи, требующие установлении взаимосвязи между структурой молекул ПАВ и процессами их самоорганизации в объемной фазе и адсорбции на межфазных поверхностях, а также влияние структуры молекулярных агрегатов на процессы переноса вещества на макроуровне.