Устройство гидроизоляции: Устройство гидроизоляции бетона, фундамента — Info-Bestlife.Ru

Содержание

Устройство гидроизоляции бетона, фундамента

Устройство гидроизоляции – одна из основных задач в строительстве современных зданий и сооружений. Качественно выполненная гидроизоляция бетона защищает строительные конструкции от проникновения воды, которая вызывает развитие плесени и грибков и ухудшает теплоизоляционные свойства материалов. Устройство гидроизоляции должно проводиться на всех этапах строительства — от закладки фундамента до кровли.

При устройстве гидроизоляции бетонных зданий и сооружений используется широкий спектр материалов.

Устройство гидроизоляции с помощью различных материалов

Сухие смеси

Сухие строительные смеси на основе напрягающих цементов хорошо зарекомендовали себя при создании надежной гидроизоляции подвальных и полуподвальных помещений. Однако на участках, испытывающих сильные деформационные нагрузки, такие смеси следует использовать с осторожностью, и обязательно в сочетании с другими строительными материалами.

При этом, необходимо тщательно подготовить минеральное основание (снаружи здания — бетон, кирпич, цементно-песчаная штукатурка; внутри помещений — гипсовые штукатурки и плиты)

Проникающая гидроизоляция

Составы, обеспечивающие проникающую гидроизоляцию бетона, очень популярны в современном строительстве. Подобные составы имеют ряд преимуществ, которые выгодно отличаются от гидроизоляционных материалов предыдущего поколения. Однако при использовании проникающей гидроизоляции также есть и некоторые трудности. При гидроизоляции старого бетона, необходимо применение гидроструйной очистки для подготовки поверхности. Трудности, связанные с ремонтом горизонтальной гидроизоляции, способны решить особые инъекции проникающих гидроизоляционных растворов для стен старых зданий.

Полимерные пленки и диффузионные мембраны

Полимерные пленки и специальные диффузионные мембраны успешно используются для устройства гидроизоляции кровли. Специальные гидроизоляционные пленки используются при укладке кровельных материалов, которые имеют стыковые соединения. Пленки и мембраны предотвращают попадание влаги в утепляющий слой. Нужно отметить, что современные дышащие (диффузионные мембраны) позволяют укладывать слой утеплителя максимальной толщины, а при использовании традиционных полимерных пленок необходимо оставлять зазор для вентиляции. Из-за этого приходится сокращать толщину утепляющего слоя.

Гидроизоляция бетона

Гидроизоляция бетона является наиболее важной мерой, повышающей срок эксплуатации зданий и сооружений.

Бетон — материал, уязвимый для проникновения воды. В российском климате с суровыми морозными зимами, разрушающее действие воды на бетон значительно увеличивается. Из-за периодического замораживания и оттаивания бетона срок службы зданий и сооружений сокращается.

Почему бетон так уязвим для воды? Из-за большого количества пор образующихся в его структуре при отвердевании. Поэтому наиболее радикальные меры по гидроизоляции бетона должны выполняться еще на этапе приготовления бетонного раствора, путем введения в него специфических добавок, повышающих влагостойкость и морозостойкость раствора.

Для гидроизоляции бетона с успехом используется проникающая гидроизоляция. Проникающие гидроизоляционные материалы представляют собой особые составы, которые, впитываясь в поверхность, проникают в бетонные поры и образуют там кристаллические структуры. Эти кристаллы неуязвимы для проникновения воды, но при этом позволяют бетону «дышать». С помощью подобных составов можно быстро и качественно выполнить гидроизоляцию бетона, особенно в случаях нового строительства. Использование проникающей гидроизоляции также эффективно и на старых объектах, но при этом не следует забывать о качественной подготовке основания.

Помимо проникающей гидроизоляции на современном российском рынке также популярны различные гидроизоляционные материалы «косметического» действия, которые воздействуют поверхностно. Их применение оправдано при отсутствии прямого напора воды, непостоянном и нерегулярном ее воздействии на бетон. Поверхностные составы изготавливаются на основе различных полимерных компонентов. Эффективность их воздействия зависит от степени адгезии состава к бетонной основе.

Также гидроизоляция бетона может быть выполнена при помощи битумосодержащих мастик или путем нанесения разогретого жидкого битума на поверхность бетона. Этот метод гидроизоляции до сих пор широко распространен и наиболее доступен, но он не является средством для решения всех проблем связанных с гидроизоляцией бетона, тем более на особо важных энергетических, промышленных и других объектах.

Купить материалы системы Пенетрон для гидроизоляции

в Москве (495) 660 52 00 в Екатеринбурге (343) 217 02 02

Устройство гидроизоляции фундаментов и стен подвалов — Водолит

Гидроизоляция фундамента и подвала считается одним из важнейших и технологически сложных этапов строительства. Одним из главных факторов, в зависимости от которого выбирают определенный тип устройства гидроизоляции, является уровень грунтовых вод на месте строительства сооружения. Устройство любого типа фундамента должно включать несколько видов защиты от воздействия грунтовых вод и осадков.

Защитить фундамент от разрушения можно с помощью установки дренажной системы или гидроизоляции строения. Если уровень грунтовых вод достаточно высок или грунт имеет низкую степень фильтрации, то можно применить комбинированную защиту, совместив дренаж и гидроизоляцию стен подземной части здания.

Гидроизоляция фундаментов делится на вертикальную и горизонтальную. Вертикальная необходима для защиты стен от бокового проникновения грунтовых вод. Она выполняется в случае, если у строения отсутствует дренажная система или стены здания расположены на одном уровне с грунтовыми водами. При проведении работ по вертикальной гидроизоляции обрабатываются вертикальные внешние стены, подверженные воздействию грунтовых, паводковых вод и атмосферных осадков. Гидроизоляция внутренней части подвала проводится по цокольной стороне здания и, зачастую, является продолжением горизонтальной изоляции.

Гидроизоляция горизонтальной части проводится при нахождении подземных вод на одном уровне с дном подвала. Горизонтальная защита проводится, зачастую, на этапе закладки строения. Она делается заблаговременно на случай возможного изменения уровня подземных вод, например, после обильных осадков. Горизонтальная гидроизоляция защищает пол подвала от капиллярного подъема подземных вод. К специфическому виду горизонтальной гидроизоляции можно отнести и отмостку, которая играет большую и важную роль в отводе атмосферной влаги от фундамента.

В качестве защиты фундамента и стен сооружения от воздействия дождей, талого снега и других типов осадков по всему периметру здания выполняется отмостка. Отмостка представляет собой полоску из асфальта, камня, плитки или бетона различной ширины и толщины, под углом до 10°. Ширина отмостки, как правило, находится в диапазоне 60-120см, толщина выбирается исходя из условий участка и используемого материала.

Она выполняется в направлении от фундамента и стен здания с целью стока выпадающих осадков. Требования к материалу для выполнения отмостки состоят в отсутствии механических повреждений и пропускания влаги. Этот вид покрытия выполняется при любом типе строительства и при правильном выполнении отлично справляется с защитой здания от проникновения влаги.

Разновидности гидроизоляции фундаментов с подвалом

В зависимости от условий строительства применяются разные способы гидроизоляции подвалов. Основными видами изоляционных мероприятий являются:

Внешняя гидроизоляция, выполняемая по наружной поверхности стен и считающаяся наиболее предпочтительной. Так как основной источник влаги – грунт и грунтовые воды, а также осадочные потоки, которые также проникают извне, важно изолировать именно внешнюю поверхность конструкции.

Внутренняя гидроизоляция подвала выполняется по внутренней поверхности стен помещения. Применение этого метода оправдано только в случае невозможности раскопать внешние стены, или если источником влаги на стенах является конденсат, причину возникновения которого не удается устранить.

Материалы для гидроизоляции фундамента используются самые разные: начиная от классических рулонных и заканчивая инъекционными в случаях проблемного грунта. По способу, применяемому для нанесения гидроизолирующего материала на поверхность фундамента различают обмазочную (иногда используют название окрасочную), оклеечную, проникающую и напыляемую гидроизоляцию. Также возможна и их комбинация для одного фундамента.

Обмазочная гидроизоляция фундамента

Обмазочная защита представлена жидкими составами на основе мастики из битума с использованием различных добавок. Данный вид гидроизоляции производится с использованием горячегой битума, битумных мастик, а также и специальных водоэмульсионных мастик. Битумные мастики представляют из себя смесь битумов с различными полимерными составами и пластификаторами. В последнее время получили распространение битумно-резиновые и битумно-полимерные мастики, которые имеют ряд преимуществ по отношению с традиционными битумными. Они более прочны и лучше противостоят механическим деформациям. Водоэмульсионные мастики (битумно-латексные эмульсии) наносятся на увлажненную поверхность.

При выполнении окрасочной защиты фундамента и стен подвала от влаги на подготовленные поверхности наносится слой специальной смеси, обладающей после высыхания гидрофобными характеристиками. Чаще всего практикуют выполнение нескольких тонких слоев защитного состава, на который практикуется наносить слой глины. Толщина глиняного покрытия составляет до 5см. Участки между блоками или кирпичами заполняют мастикой, после чего выполняется обработка стены шпателем до достижения плоскостности.

Процесс нанесения обмазочной гидроизоляции на стены несложен, но требует точности и аккуратности. Сначала нужно подготовить основание, загрунтовав стены фундамента с двух сторон. Для этого используют раствор битумной мастики в растворителе – праймер. Поверхность обрабатывается в два слоя, после чего на обработанную поверхность наносится уже мастика. Для повышения защитных свойств рекомендуется использовать армирующие сетки, которые укладываются на первый слой еще не застывшей гидроизоляции и утапливаются внутрь, прокатыванием валика. После того как застынет второй слой можно производить засыпку грунта под фундамент.

К достоинствам обмазочных битумных мастик следует отнести бесшовность покрытия и герметичность при соблюдении технологии нанесения. К недостаткам относится их недолговечность особенно при наличии напорных грунтовых вод. С течением времени мастики данного типа теряют механическую прочность, что выражается в возникновении трещин и отслоении от поверхности бетона.

Оклеечная гидроизоляция фундамента

Один из наиболее простых в реализации методов гидроизоляции фундамента — использование рулонных оклеечных материалов. Это могут быть как достаточно дешевые варианты (рубероид, толь), так и современные мембранные материалы — стеклоизол, гидроизол.

Оклеечная гидроизоляция представляет один из наиболее используемых на практике видов защитных покрытий, выполняемый при помощи гидроизола или рубероида.

Эти материалы клеят на мастику, предварительно нанесенную на поверхность стен, или крепят при помощи расплавления состава газовой горелкой. Необходимое количество слоев рубероида будет зависеть от напорных характеристик грунтовых вод. После очистки поверхности фундамента и стен от загрязнений и проведение выравнивания, необходимо покрыть их поверхность грунтовкой, обладающей хорошими адгезионными свойствами. Материал для оклейки готовится путем нарезки полос рубероида из рулонов. Их длина равна высоте подвального помещения с добавлением 15 см припуска для фиксации на поверхности пола.

Поверхность стен покрывается мастикой, после чего полученные ленты материала для изоляции крепятся на ней с перекрытием 10-15см и обработкой мест соединения технониколью.

Классификация рулонной гидроизоляции выполняется в зависимости от метода ее наклеивания, согласно которой все рулонные материалы делятся на три вида:

Однослойные материалы, монтаж которых выполняется с использованием клеевого состава либо битумной мастики;

Наплавная гидроизоляция материалами, обладающими двухслойной конструкцией: непосредственно гидроизоляционным слоем и рабочим покрытием, как правило, из холодного битума.

Мембранные материалы могут обладать либо самоклеящейся тыльной поверхностью (необходимо просто снять защитную бумагу и наклеить изоляцию на обрабатываемую поверхность), либо крепиться механическим способом — дюбелями с зонтикообразными шапками. Мембранные материалы в основном используются в качестве дополнительной гидроизоляции, в таком случае они закрепляются поверх обмазочного слоя битумной мастики.

Особенности гидроизоляции проникающего типа

Этот вид защитного покрытия характеризуется проникновением в структуру материала, за счет чего образуется монолитный состав без зазоров, обладающий гидрофобными характеристиками. Дополнительным преимуществом этого вида защитного покрытия является обеспечение устойчивости полученной структуры к колебаниям температуры. При этом возможность образования конденсата отсутствует, поскольку этот вид защиты обладает способностью пропускать пар. В качестве материала для выполнения гидроизоляции проникающего типа используется расплавленное стекло.

После очистки поверхности стен от предыдущего покрытия и обработки щеткой по металлу происходит приготовление состава. Оно выполняется путем добавления в воду порошка при перемешивании смеси. Нанесение смеси происходит, начиная с углов, после предварительного увлажнения поверхности. На первый слой можно накладывать еще несколько с перерывом между подходами до 3ч необходимых для подсыхания предыдущего слоя смеси.

Гидроизоляция конструкций фундамента включает в себя обработку так называемых холодных швов, образовавшихся в результате неравномерной заливки монолита, межблочных швов и микротрещин, появившихся как следствие усадки грунта.

Устройство гидроизоляции фундамента

Влага — один из главных врагов строительных конструкций. Постепенно, капля за каплей вода способна источить стены и перекрытия. Поэтому важно вовремя позаботиться об эффективной гидроизоляции здания. В защите от влаги нуждаются не только крыша, но и фундамент, и подвал. Гидроизоляция обязательна, независимо от вида, предназначения и размеров здания.

Высокие почвенные воды и вода под давлением разрушают незащищенные конструкции здания. Вода проникает в плиту и стены фундамента и ухудшает характеристики бетона, арматуры и конструкции в целом. Просачиваясь сквозь неизолированные стены и плиты, вода оказывается на стенах и полу подземных помещений, постепенно разрушая штукатурку, вызывая появление на ней соли и плесени, повреждая установленное там оборудование.

Многие вспоминают об этой проблеме, только обнаружив в собственном подвале или цокольном этаже пятна сырости и невесть откуда взявшиеся лужи. Если же в доме нет собственного «подземелья», то сигналом тревоги служит изъеденный водой фундамент. Зачастую и после этого все остается как есть: ведь ремонт гидроизоляции , как правило, чрезвычайно дорог или невозможен из-за затрудненного доступа к изолированной поверхности. Позаботиться о качественной водозащите дома, дачи или коттеджа стоит еще на стадии проектирования.

В большинстве случаев проблема связана с подземными водами, которые подразделяются на три основные категории: почвенные, грунтовые воды и верховодка. Источником влаги, пропитывающей почву, могут служить временные явления – такие, как атмосферные осадки, талый снег, полив участка. Сырость почвы может иметь и постоянный характер, в болотистой местности, при близком залегании грунтовых вод.

Природа угрозы затопления может быть различной. Поэтому перед началом строительства здания следует определить особенности участка, на котором оно будет возведено, – его рельеф и насыщенность подземными водами. И только после этого решать, например, можно ли снабдить дом подвалом и каким он будет – мелким или глубоким. От результатов исследования зависит и выбор конструкции фундамента, а также того материала, который нужно использовать при его закладке. С точки зрения гидроизоляции предпочтительнее фундамент монолитный. Отсутствие стыковочных швов избавляет от необходимости их прочеканивания, то есть заполнения цементным раствором, так что вероятность активных протечек в этом случае уменьшается.

Усилить водозащитные свойства самой конструкции можно, применяя при строительстве современные материалы. Как известно, основным сырьем, используемым при закладке фундаментов, является бетон, который, в идеале, должен обладать необходимой прочностью, плотностью, морозостойкостью, водонепроницаемостью, химической стойкостью к агрессивной среде и т.п. Такими свойствами обладают модифицированные бетоны. Пластифицирующие и водоотталкивающие добавки, используемые в подобных случаях, могут в значительной мере помочь решить проблему гидроизоляции.

Высокая остаточная влажность стен часто препятствует выполнению некоторых видов гидроизоляции, ограничивая их использование. Возможность быстрой гидроизоляции бетонных стен бережет время и деньги.

Чтобы обеспечить хорошую адгезию, необходимо очистить основание от грязи, частиц, препятствующих сцеплению слоев и отталкивающих влагу. Внешний слой выступа фундамента должен быть скруглен.

Углубления и швы на поверхности более 5 мм, сопряжения фундаментной плиты и стены увлажнить и обработать безусадочным гидрофобным быстро сохнущим раствором. Его нанесение исключит появление внутреннего угла в 90 град. и обеспечит равномерное нанесение слоя битумного покрытия.

Цоколь, находящийся под действием водных брызг и снега, покрыть цементным изоляционным раствором ниже уровня грунта. Деформационные швы здания уплотнить с помощью изоляционной ленты. Края ленты наклеить на стену, используя битумно-полимерное покрытие (БПП)Закладные детали в стенах (сливные трубы и пр.) закрыть специальным уплотнительным элементом и обработать битумно-полимерным покрытием.

Основание загрунтовать битумной эмульсией, разбавленной водой в отношении 1:10. Наносить кистью, щеткой или распылением.

Чтобы заполнить поры и мелкие неровности, после высыхания грунтовки, зашпаклевать поверхность с помощью битумно-полимерного покрытия.

Сразу после шпаклевания шпателем нанести основной слой битумно-полимерного покрытия. Его толщина зависит от водной нагрузки (вода без давления — 3 мм, вода под давлением — 4 мм). При необходимости поверхность армировать геоволокном.

Для защиты изоляции (после полного высыхания) можно наклеить панели из полистирола при помощи точечного нанесения БПП. Засыпать котлован, избегая попадания строительного мусора.

Устройство гидроизоляции фундамента | Журнал о жизни за городом

Одним из этапов строительства своего дома является гидроизоляция фундамента. Для чего и как проводится этот важный шаг, расскажем в нашей статье.

Для чего нужна гидроизоляция фундамента?

Гидроизоляция защищает фундамент от грунтовых вод, которые могут подняться в период таяния снега весной. Если у вас встает вопрос делать гидроизоляцию или нет, вы должны знать на какой глубине находятся грунтовые воды от нижней части фундамента.

Если это расстояние менее 1 метра, то гидроизоляция обязательно нужна. Если расстояние больше 1 метра, то выполнение этого шага делается на ваше усмотрение. Но специалисты все же рекомендуют проводить гидроизоляцию во всех домах, так как уровень грунтовых вод может подняться не только из-за таяния снега, но и из-за других факторов:

Со временем увеличивается плотность застройки на участке.

Установка дренажных систем на соседних участках.
Асфальтирование дороги рядом с участком.

Также бывают случаи, когда гидроизоляцию нужно делать не из-за грунтовых вод, а наоборот, когда дом планируют строить на водонепроницаемых грунтах. Они не дают воде, находящейся на поверхности, легко уходить, поэтому она стекает к фундаменту.

Как сделать гидроизоляцию плитного фундамента?

Для этого вида фундамента гидроизолирующим материалом является рулонный рубероид.

Этапы:

Сверху на ровную поверхность фундамента укладывается рубероид.
Потом укладывается утеплитель.
Поверх утеплителя делается стяжка.
И на стяжку укладывается дальше пол.

Как сделать гидроизоляцию ленточного фундамента?

Для этого вида фундамента можно использовать несколько способов:

Обклеить поверхность фундамента минимум двумя слоями рубероида. Предварительно поверхность фундамента обрабатывают горячей мастикой.
Более дорогой вариант — это нанести гидроизоляцию с помощью специального распылителя. Подходит для фундамента сложной формы, который тяжело обклеивать листами рубероида.

Мы разобрали основные способы гидроизоляции фундамента. Но самое главное при строительстве дома — это выбрать правильный земельный участок. Если вы в поиске такого, то предлагаем посетить группу поселков «Заповедник». Большой выбор земельных участков, удобное расположение по Челябинскому тракту, шикарная природа, новые сети.

Жить за городом — просто и доступно!

Устройство гидроизоляции в Санкт-Петербурге в 19 – начале 20 веков

Санкт-Петербург создавался по особой программе – российский вариант одной из мировых столиц.

Строительство таких уникальных сооружений, как Спас на крови, Исаакиевский и Казанский Соборы, Николаевский Дворец, особняк Кельха, Доходный дом Веге и других началось в 19 веке. Для организации и планирования строительства в 1802 году был создан строительный комитет, в обязанности которого входило рассмотрение планов и фасадов зданий, а также представленных к ним смет.

До 1819 года делами строительства ведало Министерство полиции, в обязанности которого входило обеспечение городов планами и фасадами, размножение и рассылка образцовых проектов по губерниям, где наблюдение за строительством осуществляли строительные экспедиции.
Примерно к середине 19 века в России было около 1000 мелких кирпичных заводов (рисунок 1).

Рисунок 1 – Кирпичный завод второй половины 19 века

Каменные работы выполнялись артелью, которая состояла из нескольких пар каменщиков, выполнявших все виды работ (кладку, перенос материалов, приготовление раствора).

Артель возглавлял десятник, который контролировал качество кладки с помощью уровня, отвеса, причалки.
Установка лесов, подмостей, изготовление кружал для ведения кладочных работ выполнялись плотниками при участии каменщиков.
Кирпич перед кладкой вымачивался, швы затирались заподлицо или расшивались, поверхность кладки промывалась раствором соляной кислоты.
Подъем кирпича на высоту осуществлялся по лесам рабочими-козлоносами, а в отдельных случаях с помощью специальных механизмов — лебедок, кранов.
В области вяжущих Материалов в первой четверти был сделан крупный шаг — от гидравлической извести к портландцементу. Русский военный техник Е. Г.Челиев в 1817-1821 годах изобрел портландцемент.
Также занимались и вопросами гидроизоляции помещений. Учебная часть строительного устава, где содержатся обязательные требования по предохранению фундаментов от действия воды, была опубликована в Санкт-Петербурге А. Красовским в 1851 году. Для гидроизоляционных работ использовались следующие строительные материалы: железняк, полужелезняк (для кладки и облицовки нижних подвальных этажей), каменноугольная смола, вар, пеки, деготь.

Во второй половине 19 века в качестве гидроизоляционных материалов широкое распространение получили природный и искусственный асфальт, битум, асбестовый войлок на асфальте, кровельный толь (рисунок 2).

Рисунок 2 – Дореволюционная реклама рубероида

В конце 19 и начале 20 веков стали использовать бетон для возведения подземных и подвальных помещений. Чтобы повысить его водонепроницаемость применяли различные добавки: масло, воск, парафин, яичный белок, квасцы, мыло, силикаты, фтористые соединения, битумные продукты, церезит, цеолит и другие. Для закупорки открытых пор бетона тщательно затирали его поверхность плотным цементным раствором, применяли метод Сильвестера: раствором мыла обрабатывали бетонную поверхность, а через сутки – обрабатывали раствором квасцов.
Наиболее распространенное устройство подвального помещения в Санкт-Петербурге до начала 20 века представлено на рисунке 3.

Рисунок 3 – Наиболее распространенное устройство подвала в Санкт-Петербурге в 19 веке (1 – облицовка цоколя, 2 – кирпичная стена, 3 – горизонтальная гидроизоляция, 4 – засыпка фильтрующим грунтом, 5 – отмостка, 6 – обкладка кирпичом, 7 – бутовая кладка, 8 – дренажная труба, 9 –деревянные лежни в глине, 10 – каменный или кирпичный пол подвала, 11 – трамбованная глина)

Дождевая и талая вода отводились дренажной системой, в некоторых случаях выполнялась глиняная завеса. В тех зданиях, где существовала опасность затопления во время наводнений, выполнялся совмещенный дренаж, дренаж пола соединялся с пристенным дренажем. Кроме того, дренажная система соединялась с вентиляционными каналами в стене. При наводнении вода поступала в подвал, но затем по дренажу уходила, а вентиляционная система обеспечивала просыхание подвала.

Устройство бетонных полов в подвальных помещениях выполняли следующим образом. По выровненному и утрамбованному основанию грунта укладывался слой глины толщиной 3 вершка (13,2 см), затем насыпался слой кирпичного щебня толщиной в 4 вершка (17,6 см), который заливался цементным прыском, а сверх этого слоя делался бетонный пол по цементному раствору толщиной в 2 вершка (8,8 см). Сметой предусматривалось устройство горизонтальной гидроизоляции стен, для этой цели на высоте уровня поверхности земли под основание кирпичных стен укладывался слой асфальта толщиной в 2,5 см. Пример асфальтовой гидроизоляции старых зданий конца 19 – начала 20 века представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 – Асфальтовая гидроизоляция конца 19 – начала 20 веков (1 – обратный свод из кирпича железняка, 2 – слой асфальта, 3 – строительный мусор или бетон, 4 – пол подвала, 5 – бутовая кладка, 6 – кирпичная кладка)

Основными причинами подтопления подвалов зданий являлись локальные нарушения существующей гидроизоляции при прокладке инженерных коммуникаций, разрушение гидроизоляционного слоя в местах примыкания к стенам и столбам в результате осадок оснований, наблюдавшихся как в период строительства, так и во время эксплуатации. Также большое влияние на качество гидроизоляции оказали взрывы большой мощности во время Великой отечественной войны и повышение уровня грунтовых вод.
Вопросами гидроизоляции подвальных помещений исторического центра Санкт-Петербурга занимаются и в наши дни. Наука не стоит на месте, появляются новые материалы и технологии. Широкое распространение приобрел метод инъекции гидрофобных растворов, стали использовать полимерцементные смеси, акрилатные гели, безусадочные быстротвердеющие ремонтные составы, саморасширяющиеся пасты и другие. Все это позволяет обеспечить комплексную гидроизоляцию на длительное время.

Устройство гидроизоляции фундамента: технология проведения работ

Вода — главный враг фундамента, разрушающий бетон, уменьшающий проектную прочность основания. Основной защитой от воздействия грунтовых вод, проникающих атмосферных осадков является нанесение гидроизоляции на поверхность фундамента и под его опорную подушку. В зависимости от принятых материалов применяется различная технология устройства гидроизоляции фундамента на этапах строительства жилого дома.

Простую гидроизоляцию легко выполнить своими руками, но предусматривать её вид необходимо на этапе проектирования. Здесь основными критериями являются: какой тип гидроизоляции необходим в конкретных гидрогеологических условиях работы несущего слоя грунта, экономическое обоснование, возможность применения технологии, доступность материалов. Это важно знать для правильного формирования защиты фундамента.

Типы и виды гидроизоляции

Проведение гидроизоляции фундамента основывается на трёх основных типах:

горизонтальная,
вертикальная,
дренаж.

Ушли времена, когда единственным видом гидроизоляции являлось нанесение слоя битума на боковые стенки фундамента. В России, с развитием технопарков, формируются кластеры с современными лабораториями, доступным оборудованием где ведутся разработки проектов в направлении получения инновационных технологий и материалов для защиты поверхностей от воздействия воды.

Горизонтальная и вертикальная гидроизоляция

Вот некоторые современные виды гидроизоляции, применяемые для защиты и укрепления фундаментов:

обмазочная,
оклеечная,
наплавляемая,
проникающая,
инъекционная микроцементами,
полимерцементная,
жидкая,
эластичная,
мембранная,
отсечная,
бесшовная резиновая,
нанесение полимочевины,
торкрет,
дренаж,
водопонижение.

Главное здесь — правильно выбрать вид гидроизоляции, необходимой для защиты фундамента. Работы проводятся в соответствии с положениями СП 71. 13330.2012.

Важно понимать, что не все виды защиты можно выполнить самостоятельно. Есть такие, когда требуется специальное оборудование, материалы. Это существенно сказывается на материальных затратах, времени проведения работ по ЕНиР и в реальности. На вопрос о том, нужно ли делать гидроизоляцию, ответ один — обязательно, даже если на данный период грунты не влажные и уровень грунтовых вод глубоко.

Гидроизоляционные работы производятся только по очищенной, выровненной, сухой поверхности (СП 45.13330 пункт 15.3). Допустимая влажность нормируется по СП 71.13330.2012.

Перед применением внимательно ознакомьтесь с рекомендациями завода изготовителя по применению материала: допустимая температура материала при нанесении или приклеивании, срок созревания при многокомпонентном материале, время, в течении которого необходимо нанести материал на поверхность бетона. Соблюдение инструкций завода гарантирует долговременную защиту поверхности.

Нанесённая гидроизоляция должна защищаться устройством защитной плёнки, синтетическим покрытием, полимерами (СП 45. 13330 пункт 15.7). Внимательно следите за сохранностью изоляции, аккуратно засыпайте пазухи. В сейсмических районах изоляцию вводов трубопроводов коммуникаций предусматривайте из эластичных материалов (СП 45.13330 пункт 15.21).

Обмазочная гидроизоляция

Обмазочная вертикальная изоляция — один из старейших, но достаточно популярных и сегодня методов защиты от влаги железобетонных конструкций. Современные инновационные материалы для формирования обмазочного защитного покрытия позволяют:

наносить изоляцию на любую, заранее подготовленную поверхность не зависимо от конфигурации;
выполнять процесс нанесения материала валиком, кистью, шпателем без применения специальных механизмов;
формировать монолитный защитный слой на поверхности;
закрывать поры, микроскопические усадочные трещины, надёжно крепить защитный слой к обрабатываемой поверхности.

Материалы для обмазочной изоляции поставляются в готовом для применения виде или многокомпонентном комплекте. 2.

699

Полимерцементная защита фундамента

Материал, по методу нанесения относится к обмазочной изоляции. Поставляется в мешках как сухая смесь или водным раствором.

Основные компоненты — цемент, песок, полимер, добавки ускоряющие процесс дегидратации и улучшающие свойства материала. Необходимо точно соблюдать рецептуру приготовления смеси.

При нанесении на поверхность, полимерцементная смесь проникает в поры, трещины, структуру бетона, усиливает его гидрофобные характеристики, создаёт непроницаемый барьер от грунтовых вод. Наносится смесь кистью, валиком, мастерком за один или несколько проходов.

После высыхания образуется мембрана, прочно соединённая с поверхностью бетона, непроницаемая для воды. К недостаткам метода можно отнести:

Образование микротрещин при быстром формировании защитного слоя или деформациях основания.
Строгое соблюдение пропорций и качества воды при приготовлении полимерцементной смеси.

Эластичная гидроизоляция

Такая резиновая изоляция называется эластичной

Под эластичной изоляцией понимается нанесение покрытия из жидкой резины — битумно-латексной эмульсии методом напыления. Материал поставляется однокомпонентным или двухкомпонентным.

Процесс нанесения эмульсии требует применения специальной техники и оборудования. При использовании двухкомпонентного материала необходимо иметь распылитель с двумя соплами. По технологии, смешивание компонентов происходит в момент попадания материала на обрабатываемую поверхность.

Требования при нанесении эмульсии:

Провести очистку поверхности от пыли, масляных пятен, загрунтовать.
Напыление эмульсии проводится на сухую поверхность при температуре > +5 градусов.
Формирование мембраны происходит в течение 2 часов, попадание влаги за этот период не допускается.
На вертикальные поверхности напыление производится снизу вверх без стыков.
При производстве работ соблюдайте требования по ТБ, наденьте спецодежду, очки.

Защита фундамента полимочевиной

Полимочевина — многокомпонентный органический полимер. Компоненты — изоцианат, смола полиэфира амина.

Для нанесения полимочевины потребуется специальное оборудование, обеспечивающее нагрев перед распылением компонентов до температуры >+80 градусов, раздельную подачу в смесительную камеру пистолета и к месту обработки под давлением >1.7 атм.

Полимочевина наносится при горизонтальной и вертикальной гидроизоляции.

После соединения компонентов и соприкосновении с обрабатываемой поверхностью происходит твердение смеси в течение 10 секунд. Образуется прочный слой, похожий на твёрдую резину или пластмассу.

Характеристики полученного слоя полимочевины:

толщина: 0.5—2.5 мм;
полная готовность к эксплуатации через 1 минуту после нанесения;
отсутствие швов;
режим эксплуатации от -60 до +250 градусов;
прочность до 80 D по Шору;
коррозионно и абразивно устойчивое покрытие;
сок эксплуатации >30 лет.

Проникающая гидроизоляция

К обмазочному виду относится инновационная технология защиты бетона от капиллярной фильтрации воды — проникающая изоляция (пенетрирующая). В отличие от мастик, растворы проникающей изоляции работают в самом теле бетона, контактируя и распространяясь по капиллярным каналам, микротрещинам до 0.3 мм навстречу к воде под действием осмотического давления.

При контакте с водой образуются химически и биологически стойкие кристаллы, перекрывающие капиллярные каналы, трещины. Кроме сохранения водонепроницаемости тела бетона, увеличивается стойкость к кислотам, щелочным растворам, морозостойкость до Р 300, образуется на поверхности механически и химически прочный слой.

В состав сухой смеси входят:

смесь портландцемента,
специально обработанный песок,
комплекс химических добавок.

Технология применения аналогична обмазывающему методу нанесения:

Подготавливается поверхность. Очищается от пыли, грязи, жира чтобы максимально открыть системы капиллярных каналов. Поверхность увлажняется до полного насыщения, грунтуется раствором 1 части воды с 1 частью сухой смеси.
Рабочий раствор для нанесения на поверхность необходимо готовить по инструкции с учётом объёма, который расходуется за 30—45 минут непрерывной работы.
Готовый раствор наносится кистью, шпателем или способом торкретирования при больших объёмах работ снаружи и изнутри фундамента.

Материал	Вид поставки	Описание	Цена
Акватрон 6 5 кг №5		Используется в качестве добавки в бетонную смесь — 3% от массы бетона или наносится как раствор на обе стороны фундамента строений с подвалом	1200
Гидротэкс-Б — гидропломба 6кг №6		Применяется для заделки и ликвидации напорных течей при постоянной активной инфильтрации грунтовых вод в подвалах.	1016
Бийтрон Ф-6 №7		Обеспечивает герметичность фундамента при давлении до 2 МПа, прочность образующегося покрытия >300 МПа, эксплуатация от -60 до +200 градусов.	400 за 1 кг

Оклеечная гидроизоляция

Применение оклеечной изоляции — простой и быстрый метод защиты фундамента дома мелко заглублённого, заглублённого с подвалом и без подвала.

Классификация материалов:

на основе битума с наплавляемой или самоклеящейся подложкой;
полимерные;
битумно-полимерные;
ПВХ-мембранные;
отсекающие.

Укладка наплавляемой гидроизоляции

Технология монтажа рулонных материалов простая, доступная для выполнения работ своими силами:

Подготавливается, выравнивается, высушивается поверхность.
Наносится слой оклеечной мастики, горячего битума с температурой >200 градусов. Толщина слоя >5 мм.
Приклеивается материал, раскатывается плотно по поверхность валиком. Оклеечная гидроизоляция бывает многослойной, но только на мастике.
Нахлёстка по горизонтали >150 мм, по вертикальным стыкам >100 мм.
Стыки дополнительно покрываются полимерным клеем.
На верхний слой наносится обмазочная изоляция.

Аналогично наносится инновационная ПВХ-мембранная защита. Нанесение полимерной (мембранной) не имеет ограничений в погодных условиях (до -15 градусов) при монтаже. Швы свариваются тепловым феном или оклеиваются лентой.

ПВХ-мембраны бывают плёночного или профилированного типа для равномерного распределения давления грунта по стене фундамента и дренажа грунтовых вод. Стоимость ПВХ-мембраны варьируется в пределах 30—120$ за 50 м.п.

Материалы, предназначенные для наплавляемой изоляции имеют клейкий битумный или полиэтиленовый слой. При монтаже рулон укладывается клейкой стороной к поверхности ленты, нагревается горелкой по площади, прижимается и раскатывается валиком. Стыки обрабатываются горячим битумом или полимерным клеем. Рекомендуется наносить 2—3 слоя защиты рулонными материалами.

Торкретирование и дренаж

Торкрет — наиболее эффективный способ вертикальной гидроизоляции стен фундаментов, стыков. Принцип торкретирования — нанесение под давлением на обрабатываемую поверхность смеси тампонажного цемента с твердым крупнозернистым без примесей или искусственным песком.

Технология торкретирования требует применения специализированной техники, поэтому самостоятельно такую работу правильно сделать нельзя. Придётся оформлять заказ в сторонней организации.

Торкретирование снимает все вопросы по гидроизоляции фундамента. Срок эксплуатации объекта неограничен.

Линейный дренаж применяют для осушения влагонасыщенных грунтов с помощью укладки перфорированных труб и отведения воды в специальные зумпфы с последующей откачкой.

Устраивается линейный дренаж ниже подушки опирания подошвы фундамента. Сначала под основание подушки укладывается геотекстиль (дорнит) в 2 слоя с загибанием боковых концов 70—80 сантиметров, сверху подушки делается горизонтальная гидроизоляция. Затем ложится перфорированная труба с уклоном в сторону зумпфа, отсыпается песчано-гравийной смесью как фильтрующим материалом, загибаются концы геотекстиля.

Устройство горизонтальной гидроизоляции фундамента

ундамент является основой здания и чем прочнее и надежнее он будет, тем увереннее и дольше будет служить дом. Устройство гидроизоляции дома – одно из обязательных условий долговечности строения. Грунтовые воды, осадки, паводковые разливы способны негативно влиять на несущую конструкцию, вертикальная и горизонтальная гидроизоляция дома призваны обеспечить надежную защиту от влаги и предотвратить преждевременное разрушение дома.

Выбрать способ и материалы для проведения гидроизоляции следует до начала строительства фундамента. Мероприятия по защите от влаги уже построенного дома будут более хлопотными, дорогостоящими.

Устройство гидроизоляции фундамента — основные технологии:

окрасочная. Одним из самых простых и доступных способов. Предусматривает нанесение окрасочных составов на сухую, чистую и прочную поверхность фундамента. Подготовке основания следует уделить должное внимание. Она не должна иметь углублений, остатков грязи, пыли, масляных пятен и пр. После того как поверхность очищена и выровнена, на нее наносится слой грунтовки. Следующий этап – нанесение битумной мастики. Ее можно наносить горячим или холодным способом. Толщина гидроизоляционного слоя должна быть не менее 2 мм. Причем наносить состав следует в несколько приемов. Следите за тем, чтобы гидроизоляция фундамента дома была сплошной и не имела трещин.
оклеечная. Подготовительная стадия проходит аналогично окрасочному способу. После того, как был нанесен слой битума, на него клеятся гидроизолирующие материалы (рубероид, толь, пергамин, стеклоэласт, гидроизол и т.п.). Материалы укладывают на клеящую основу в несколько слоев таким образом, чтобы каждый последующий слой перекрывал стыки. Дополнительно стыки промазывают мастикой. Наружная поверхность толи или рубероида также порывается слоем мастики, для того, чтобы предотвратить механическое повреждение материала. Данный способ изоляции применяется на участках, где отмечается высокий гидростатический напор и есть риск возникновения деформаций. Пленочные гидрозащитные материалы крепят к прогрунтованному основанию с помощью полимерных клеев внахлест на 8-10 см. Не стоит забывать о дополнительной проклейке кромок. Также возможен вариант использования самоклеющихся пленок.
проникающая. Устройство гидроизоляции фундамента проникающего вида предусматривает предварительную грунтовку бетонного основания с помощью раствора, содержащего гидрофобные добавки. Проникающая гидроизоляция фундамента наделяет бетон водонепроницаемыми свойствами, способствует уплотнению его структуры. Это один из самых долговечных способов защиты строения от влаги.
экранная. Использует бетонитовые глиняные плиты, толщиной 1-2 см, которые послойно укладывают вокруг основания дома. В роли экранной гидроизоляции также может выступать прижимная кирпичная стена или геотекстильная мембрана. Устройство гидроизоляции фундамента экранного типа применяется при высоком гидростатичном давлении подземных вод.

Комбинирование разных способов гидроизоляции фундамента

Использование комбинации методов защиты от влаги проводится, если на участке отмечается высокий уровень залегания грунтовых вод, зафиксирован высокий гидростатический напор или обильно выпадают осадки. Например, гидроизоляция фундамента рулонная и окрасочная в комплексе представляют собой нанесение рулонных материалов на предварительно окрашенную поверхность. Штукатурная гидрозащита в комплексе с оклеечной осуществляется методом оштукатуривания и наклейки рулонных материалов.

Защитить гидроизоляцию от механических повреждений и прямого воздействия солнечных лучей можно с помощью кирпичной кладки, затиркой горячим песком по разогретой мастике, оштукатуриванием. Кроме этого можно использовать листы экструдированного пенополистирола, которые наклеиваются на гидроизоляционный слой с помощью плиточного клея.

Сравнение традиционной гидроизоляции и конформной гидроизоляции

В наши дни мы берем наши электронные устройства с собой повсюду и ожидаем, что они будут водонепроницаемыми. Люди хотят фотографировать на пляже и в бассейне, есть твиты и тексты, что нужно доставить , пока вы находитесь в душе, а время купаться не то же самое без фильма на вашем новом блестящем iPad с дисплеем Retina.

Мы поняли.

Проблема в том, что вода находится в большем количестве мест, чем вы думаете.Жидкость может проникать в устройства разными способами, чем мы можем видеть, и то, что вы можете считать «безопасным местом» для отдыха вашего устройства, на самом деле может быть небезопасным. В последнее время компании по всему миру пытаются решить эту проблему. Куда бы вы ни повернулись, анонсируют новый телефон, камеру или планшет с дополнительным преимуществом «водонепроницаемой» защиты.

Подробнее о решениях для водонепроницаемости

Традиционное устройство для гидроизоляции

Чтобы телефон, наушники, планшет или другое устройство считались водонепроницаемыми, они должны быть полностью защищены от воды. Большинство компаний добавляют эту защиту либо путем «повышения прочности» продукта, что обычно делает его довольно большим и громоздким, либо путем добавления специальных резиновых уплотнений или прокладок внутрь продукта, которые действуют как барьер против проникновения жидкости. Физические барьеры звучат как отличная идея, пока вы не учтете тот факт, что эти уплотнения легко повредить или сместить.

Когда продукт роняют, когда температура вокруг продукта становится слишком высокой или холодной, или когда уплотнение изначально не установлено должным образом, оно может пропускать воду и влагу внутрь продукта.Даже небольшое количество жидкости может вызвать долговременные проблемы с коррозией и коротким замыканием, которые не заметны, пока не станет слишком поздно. Попрощайтесь со всеми фотографиями, которые вы сделали на прошлое Рождество, а также со всеми фотографиями вашего любимого кота, Спринклза. Они ушли навсегда.

Гидроизоляция конформными покрытиями

Теперь, когда вы знаете, что водонепроницаемость этих «водонепроницаемых» изделий определяется только резиновыми уплотнениями внутри них, мы и подошли к делу. Если вы еще не догадались, мы здесь, в HZO, предлагаем миру альтернативу внутренним резиновым уплотнениям и громоздким уродливым корпусам. Мы не защищаем ваше устройство от попадания воды. Защищаем от воды в вашем аппарате . HZO создает внутреннюю изоляцию вокруг важных электронных компонентов, управляющих вашим продуктом, создавая барьер между ними и любой жидкостью, которая потенциально может нанести вред полностью водонепроницаемой электронике.

HZO предотвращает вредное воздействие жидкости на важные детали, которые уже находятся внутри.Это новый взгляд на старую проблему, технологию, которая изменила не только промышленность бытовой электроники, но также промышленность, медицину, автомобилестроение и отдых на природе.

Подробнее о защитных покрытиях

Гидроизоляция электронных устройств

Если вы хотите узнать больше о наших революционных защитных покрытиях и гидроизоляции ваших устройств, обратитесь к нашей команде экспертов по гидроизоляции! Мы предлагаем нанопокрытия нового поколения для защиты устройств от воды, пыли, пота, влажности, тепла и агрессивных веществ.

Мэллори МакГиннесс

Мэллори — проповедник защиты электроники, пишет материалы для HZO. В свободное время она читает научную литературу и тусуется со своей бета-рыбкой King Awesome.

Просмотреть все сообщения Мэллори МакГиннесс

Что означают водонепроницаемость и водонепроницаемость?

Большинство современных смартфонов премиум-класса рекламируются как водонепроницаемые или, возможно, даже водонепроницаемые. Но что это на самом деле означает? Сможете ли вы спокойно бросить свой телефон в бассейн?

Поскольку один из самых распространенных способов повреждения телефонов — это попадание воды, важно знать, что ваш телефон может выдержать. Давайте посмотрим, что вам следует знать о водонепроницаемых и водонепроницаемых смартфонах и другой электронике.

Водонепроницаемый vs.Водонепроницаемость

Проще говоря, водонепроницаемый означает, что вода не может попасть внутрь устройства ни при каких обстоятельствах. Хотя некоторые компании могут использовать это как маркетинговый термин, ни одно устройство не является по-настоящему водонепроницаемым. Даже если ваше устройство выдержит несколько минут под дождем, вы не сможете погрузиться в глубокое море. В какой-то момент все водоотталкивающие меры дадут сбой и вода попадет в устройство.

Связанный: ваши AirPods не водонепроницаемы, но вот что вы можете сделать

Вот почему водонепроницаемость — более точный термин. Это означает, что, хотя устройство имеет некоторую защиту от проникновения жидкости, при определенных условиях вода все же может попасть внутрь. Это тонкое, но важное отличие.

Но как только вы узнаете, что ваше устройство не полностью водонепроницаемо, как определить, сколько оно может выдержать? Давайте углубимся в водонепроницаемость и основные стандарты, используемые для определения того, как устройство будет защищать от воды.

Устойчивость к банкоматам: используется в основном для носимых устройств

ATM обозначает атмосферу . Одна атмосфера примерно равна давлению, оказываемому на объект, когда он находится на поверхности воды на уровне моря. На каждые 10 метров (около 33 футов) глубже давление увеличивается на один дополнительный банкомат.

Умные часы и фитнес-браслеты обычно отмечают водонепроницаемость в банкоматах.Например, если водонепроницаемость ваших умных часов составляет 5 атм, их, вероятно, безопасно использовать в бассейнах для отдыха, и они выживут, если их не бросят под дождем.

Не существует стандартизированного теста для определения банкомата носимого устройства, хотя некоторые часы соответствуют стандарту ISO: 22810, используемому в традиционных наручных часах.Банкомат носимого устройства отмечает его водонепроницаемость, но это не только глубина.

Тесты банкоматов проводятся под статическим давлением, что означает, что они проверяют устройство в неподвижном состоянии при определенном уровне давления.Это сильно отличается от многих реальных условий. Например, ваш фитнес-трекер может выдержать падение в раковину, полную воды, но он может сломаться, если вы брызгаете на него сильным шлангом или шлепнетесь в воду во время катания на водных лыжах.

В таких ситуациях на часы может оказываться большее давление, чем они могут выдержать.

IP-коды: в основном используются для телефонов

В отличие от носимых устройств, в смартфонах есть стандартизированные тесты на водонепроницаемость. Они устанавливаются Международной электротехнической комиссией (МЭК) и называются кодами международной защиты или защиты от проникновения. Коды обычно обозначаются как IP , за которыми следуют две цифры.

Например, iPhone 12 имеет рейтинг IP68 .В этих двух числах первая цифра относится к защите от пыли. Для этого 6 — это наивысший рейтинг, который сегодня получают большинство смартфонов. Вторая цифра относится к защите от воды, в которой 9 является наивысшим рейтингом. Однако большинство смартфонов предлагают уровень водонепроницаемости 7 или 8 .

Вот краткий список того, что обозначает каждое число водонепроницаемости:

X: Устройство не тестировалось на водонепроницаемость.
0: Нет защиты от воды.
1: Капающая вода не действует.
2: Капающая вода не действует даже при вертикальном падении, когда устройство находится под углом 15 градусов.
3: Распыление воды не оказывает никакого воздействия, даже если она идет под углом 60 градусов от вертикали.
4: Брызги воды с любого направления не действуют.
5: Струи воды из сопла 0,25 дюйма не действуют.
6: Более мощные водяные струи из 0,5-дюймового сопла не действуют.
7: Погружение на глубину до одного метра (3.25 футов) воды в течение 30 минут не имеет никакого эффекта.
8: Погружение на глубину более одного метра (3,25 фута) более чем на 30 минут не имеет никакого эффекта.
9: Высокотемпературные струи воды под высоким давлением не действуют.

Из них вы, вероятно, никогда не встретите последний для бытовой электроники. Большинство современных смартфонов предлагают защиту от воды 7 или 8, в то время как некоторые старые устройства могут иметь 4, 5 или 6.

Технически, только то, что устройство достигло одного уровня сопротивления, не означает, что оно было протестировано на другие значения ниже него.Таким образом, некоторые устройства могут иметь два IP-рейтинга, но это бывает редко. Как правило, любое устройство, получившее оценку 7 или 8 по защите от воды, будет защищено и от других форм проникновения воды.

Рейтинг водонепроницаемости 8 может иметь различное значение в зависимости от устройства.Например, iPhone 12 и iPhone 11 имеют IP68. Однако, согласно странице Apple, посвященной водонепроницаемости iPhone, iPhone 12 рассчитан на защиту на глубине шести метров (19,7 футов) в течение 30 минут, а iPhone 11 рассчитан только на глубину 2 метра (6,6 футов) за 30 минут. .

Короче говоря, рейтинги IPx7 и IPx8 показывают, что телефон может выдержать погружение в воду.Как уже упоминалось в отношении рейтингов банкоматов, имейте в виду, что эти рейтинговые испытания по-прежнему проводятся в стоячей воде в идеальных условиях. Тот факт, что ваш телефон может находиться на глубине нескольких футов, не означает, что вы можете опрыскивать его с помощью мойки высокого давления.

Ограничения водонепроницаемости

Как мы видели, любое устройство, заявленное производителем как «водонепроницаемое», на самом деле водонепроницаемо. Есть точные условия, при которых он дает вам такую защиту, но они имеют некоторые ограничения.

Во-первых, водостойкость — не постоянная черта.Со временем — либо из-за нормального износа, либо из-за того, что телефон находится в плохих условиях — водонепроницаемость телефона может снизиться. Уплотнения могут со временем изнашиваться, а физические повреждения могут дать воде точку входа, которой в противном случае не было бы.

По этой причине большинство гарантий не распространяется на повреждения, вызванные водой.Если вы уроните свой телефон в воду через несколько месяцев после покупки, и он перестанет работать, компания не собирается его заменять.

В зависимости от вашего устройства, вы также не сможете нажимать его кнопки, когда находитесь под водой.В некоторых случаях они могут нарушить герметичность и позволить воде проникнуть внутрь. Если вы используете водонепроницаемый чехол для телефона, убедитесь, что все клапаны и другие крышки тоже закрыты.

Помните, что испытания на водонепроницаемость проводятся только в пресной воде.Ни при каких условиях нельзя брать устройство в соленую воду. Соль может повредить его и не подлежит ремонту.

Наконец, степень защиты IP не обязательно защищает от других жидкостей, таких как кофе или мутная вода. Что касается линейки iPhone XS и более поздних версий, Apple заявляет, что устройства устойчивы к разливу таких напитков, как газировка и сок. Вам просто нужно промыть пятно водопроводной водой, затем протереть iPhone и дать ему высохнуть.

Для других устройств вам следует уточнить у производителя рекомендованную процедуру.

По теме: Как уберечь свой ноутбук от пролитой жидкости

Водонепроницаемость для защиты, а не для развлечения

Важно помнить, что водонепроницаемость разработана как дополнительный уровень защиты от повреждения водой, а не как классная функция, которую вы должны испытать. Если у вас есть водонепроницаемый телефон, и вы случайно уронили его в унитаз, вам, вероятно, не о чем беспокоиться. Но не стоит брать свое устройство в бассейн при каждой возможности.

Если вы хотите узнать, насколько ваше устройство действительно водонепроницаемо, прочтите об этом мелким шрифтом производителя. Не доверяйте таким маркетинговым заявлениям, как «защита от плавания». Никогда не подвергайте устройство воздействию воды намеренно, если вы не уверены в том, с чем оно предназначено.

Водонепроницаемость не идеальна и зависит от ряда условий.Если ваш телефон намокнет и вы обеспокоены тем, что он может быть поврежден, вы должны знать, как спасти мокрое устройство.

Как спасти телефон или планшет, упавший в воду

Вы уронили планшет или телефон в воду? Вот как слить воду и убедиться, что ваше устройство выживает.

Об авторе Бен Штегнер (Опубликовано 1706 статей)

Бен — заместитель редактора и менеджер по адаптации в MakeUseOf.Он оставил свою работу в сфере ИТ, чтобы писать полный рабочий день в 2016 году, и никогда не оглядывался назад. В качестве профессионального писателя он освещал технические руководства, рекомендации по видеоиграм и многое другое уже более семи лет.

Более От Бена Стегнера

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать технические советы, обзоры, бесплатные электронные книги и эксклюзивные предложения!

Еще один шаг…!

Пожалуйста, подтвердите свой адрес электронной почты в письме, которое мы вам только что отправили.

Как сделать телефон водонепроницаемым и каких ошибок следует избегать

Разве не было бы замечательно, если бы все телефоны были на 100% водонепроницаемыми?

Подумайте обо всех телефонных авариях, которых можно было бы избежать в туалетах, бассейнах и стиральных машинах. Или вместо этого подумайте обо всех приключениях, в которые вы можете взять свой телефон — подводное плавание с маской, ленивый сплав по реке или действительно беззаботный день на пляже!

Звучит здорово, но это не та реальность, в которой мы живем — по крайней мере, пока.Большинство телефонов по-прежнему не являются водонепроницаемыми.

Итак, что вы можете сделать, чтобы защитить свой неводонепроницаемый телефон от повреждения жидкостью? Можно ли вообще сделать непромокаемый телефон водонепроницаемым? Да, в какой-то степени !

В этом сообщении блога мы расскажем о 5 самых популярных и эффективных способах водонепроницаемости телефона и о том, что вы должны знать о том, как они могут выйти из строя.

1. Используйте водонепроницаемый чехол для телефона

Водонепроницаемый чехол — это, по сути, защитный водонепроницаемый контейнер для вашего телефона.Есть два типа водонепроницаемых футляров — твердые и мягкие (также называемые водонепроницаемыми мешками или сухими мешками).

Они работают одинаково, вы вставляете телефон внутрь и закрываете его. Однако жесткий и мягкий чехлы достаточно разные, поэтому о них стоит поговорить отдельно. Начнем с сложных случаев.

Диапазон цен: 40–100 долл. США
Положительные стороны: Обеспечивает полный доступ к кнопкам, элементам управления и портам; Может быть ударопрочным и обеспечивать защиту от падения; Обеспечивает защиту от снега, дождя, грязи и песка
Минусы: Может быть громоздким; Может сделать ваш голос приглушенным или плохо слышным
Самые популярные диапазоны: LifeProof серии FRE и серии NUUD, OTBBA, iThrough, ZVE
Полностью водонепроницаемая? Большинство твердых футляров будут считаться водонепроницаемыми до определенной глубины и в течение определенного периода времени. Например, серию LifeProof FRE можно погружать на глубину до 6,6 футов (2 метра) на 1 час. Водонепроницаемый чехол OTBBA для iPhone 7 Plus можно погрузить в воду на 3 метра в течение 2 часов. С другой стороны, некоторые чехлы, такие как Griffin Survivor All-Terrain, не гарантируют водонепроницаемость во время погружения.
Лучшее использование: От повседневного использования до, возможно, самых суровых приключений на природе

2. Используйте водонепроницаемый или сухой мешок.

Главное преимущество водонепроницаемого или сухого мешка — доступная стоимость.Водонепроницаемая сумка или сухой мешок могут предложить такой же уровень водонепроницаемости, как и жесткий водонепроницаемый футляр, но за небольшую часть стоимости. Обратной стороной является то, что сухие пакеты или водонепроницаемые пакеты не так прочны, как жесткие футляры, и обычно затрудняют использование телефона или доступ к нему. Однако, чтобы получить максимальную отдачу от вложенных средств, выберите водонепроницаемую или сухую сумку.

Диапазон цен: 7–12 долларов США
Плюсов: Низкая стоимость; Защита от воды, снега, пыли, песка и грязи
Минусы: Ограниченное использование камеры под водой; Без защиты от падений и ударов
Самые популярные группы: JOTO, Voxkin, YOSH, Ace Teah, MoKo
Полностью водонепроницаемая? Мы не решаемся сказать, что эти корпуса полностью водонепроницаемы, потому что мы видели, как они выходили из строя.Однако водонепроницаемые мешочки обычно гарантируют водонепроницаемость в воде на глубине не менее 1 метра. Точная глубина погружения, которую выдерживает футляр, зависит от производителя. Например, ящики JOTO могут погружаться на глубину до 100 футов, но большинство производителей не предоставляют эту информацию.
Лучше всего использовать: Для любых водных развлечений (пляж, плавание, катание на лодках, рыбалка, аквапарк)

Имейте в виду, что водонепроницаемые футляры, пакеты и сухие пакеты могут выйти из строя

Ремешок водонепроницаемого футляра может сломаться. Из десятков тысяч отзывов покупателей на Amazon о водонепроницаемых чехлах наиболее частой причиной низкой оценки был сломанный шнурок. Если ваш шнурок сломается, ваш телефон будет потерян.
Водонепроницаемые футляры со временем изнашиваются. Мы видим это все время и считаем, что это основная причина протекания водонепроницаемых корпусов. Корпуса могут протекать, если треснутые или сломанные крышки портов, резиновые уплотнения и экраны. Вот почему рекомендуется периодически проверять кейс. Пот и соленая вода особенно могут высушить резиновые уплотнения, что приведет к их растрескиванию.Периодическая чистка чехла также поможет продлить срок его службы и защитить ваш телефон.
Водонепроницаемый футляр может быть неисправен. Известно, что даже некоторые из водонепроницаемых футляров с самым высоким рейтингом являются дефектными прямо из коробки. Большинство производителей рекомендуют проверить водонепроницаемость корпуса перед первым использованием. Обычно это делается бумажным полотенцем и тазом с водой.
Обычные футляры не снимаются перед использованием водонепроницаемого футляра. Поскольку водонепроницаемые мешочки обычно более просторны, некоторые пользователи ошибочно полагают, что в них можно разместить дополнительные предметы, такие как чехол Otterbox или SlimArmor, который обычно используется с телефонами.Эти типы чехлов для телефонов настолько распространены, что пользователь часто забывает, что они там есть. Использование дополнительного футляра на вашем телефоне может вызвать дополнительную нагрузку на уплотнение и привести к плохому прилеганию.
Водонепроницаемые футляры могут быть неправильно закрыты. Иногда песок или другой мусор могут мешать замкам, защелкам или крышкам портов и мешать их правильному закрытию. Часто проверяйте эти области и очищайте их, чтобы обеспечить хорошее уплотнение.
Водонепроницаемые пакеты могут удерживать конденсат. Некоторые пользователи сообщали о конденсации влаги в их водонепроницаемых сумках, которая затем повредила их телефоны. Во избежание конденсации не заполняйте корпус лишним воздухом. (Некоторые пользователи делали это для того, чтобы пакет «плавал».) Вам следует выпустить как можно больше воздуха из пакета перед тем, как запечатать его. Затем, когда вы будете готовы вынуть телефон из сумки, подумайте о том, чтобы подождать, пока температура телефона не станет аналогичной температуре окружающей среды. Вероятность образования конденсата вокруг телефона выше, когда разница температур между телефоном и воздухом больше.
Водонепроницаемые футляры можно использовать сверх установленных ограничений. Не все водонепроницаемые корпуса одинаковы. Например, некоторые ящики могут быть погружены на определенную глубину на определенное время, в то время как другие ящики вообще не могут быть погружены. Знайте пределы своего водонепроницаемого футляра.
Водонепроницаемые и сухие пакеты могут порваться. В отличие от твердых футляров, водонепроницаемые и сухие пакеты не предназначены для защиты от твердых тел (проводов, винтов, инструментов и т. Д.). В то время как жесткий пластиковый футляр может быть достаточно прочным, чтобы выдержать перетаскивание по стенам каньона, сухой мешок или водонепроницаемый мешочек могут не подходить.
Водонепроницаемый футляр может треснуть. Когда корпус роняют слишком много раз, материалы могут ослабнуть, и корпус или экран с большей вероятностью треснут. Рекомендуется периодически проверять свой случай, особенно после сильного падения

3. Используйте нано-покрытие DIY (только водостойкое)

Impervious (25 долларов США) — это спрей для нано-покрытия, который защищает от повреждений жидкостью, не увеличивая объем.

Нанопокрытие — это гидрофобная жидкость, непроницаемая для воды.Он используется для водонепроницаемости электроники именно потому, что вода не может проникнуть внутрь.

Нанопокрытие можно распылять или натирать на телефон, оставляя тонкое прозрачное покрытие, которое после отверждения позволяет воде и другим жидкостям сразу скатываться. Это можно сделать самостоятельно с помощью комплекта или сторонним лицом. Мы рассмотрим и то, и другое.

Диапазон цен: 15–30 долларов США
Положительные: Нет навалом; Не влияет на чувствительность экрана; Никак не мешает доступу к телефону
Негативы: Не рекомендуется погружать в воду; Без защиты от ударов; Может влиять на яркость экрана
Самые популярные группы: Nanostate, Impervious, GotaChip, Nanex
Полностью водонепроницаемая? №Нанопокрытия водостойкие, но не водонепроницаемые. Они не предназначены для защиты от длительного погружения в воду.
Лучшее применение: Ежедневная защита от повреждений жидкостью, в том числе брызг, проливов и дождя

4. Используйте 3 ^rd Party Nano Coating (только водостойкое)

Нанопокрытие действует как невидимый барьер для жидкостей.

Нанопокрытие

Professional наносится иначе, чем покрытие DIY nano.Во время профессионального нанопокрытия телефон помещается в вакуумную камеру, и нанопокрытие осаждается в виде пара до тех пор, пока на телефоне и вокруг него не образуется водонепроницаемая пленка. В результате нанопокрытие полностью покрывает телефон, и вам не нужно беспокоиться о том, что вы что-то пропустили. Это начинает происходить все чаще на уровне производителей, создающих водонепроницаемые телефоны.

Ценовой диапазон: 50-60 $
Положительные: Нет навалом; Не влияет на чувствительность экрана; Никак не мешает доступу к телефону
Негативы: Не рекомендуется погружать в воду; Без защиты от ударов
Самые популярные ленты: WaterSeal Technology, Liquipel
Полностью водонепроницаемая? №Даже профессиональные нанопокрытия не считаются водонепроницаемыми. Например, Liquipel считает свою технологию водонепроницаемой, а не водонепроницаемой, и не рекомендует брать мобильное устройство под воду.
Лучшее применение: Ежедневная защита от повреждения жидкостью, особенно во влажной или дождливой среде

Имейте в виду, что нанопокрытия могут выйти из строя

Нанопокрытия со временем изнашиваются. Срок службы большинства нанопокрытий составляет 1-2 года.Некоторые производители, такие как Nano State, рекомендуют повторно наносить нанопокрытие каждые 6 месяцев.
Нанопокрытия могут быть нанесены неправильно. Это проблема с нанопокрытиями, сделанными своими руками. Если нанопокрытие нанесено только частично, оно может оставить некоторые участки уязвимыми для повреждения жидкостью вместо защиты от жидкости

5. Используйте водонепроницаемый чехол для телефона

Водонепроницаемый чехол для телефона iOttie (20 долларов США) обеспечивает ограниченную защиту от повреждения жидкостью.

Водонепроницаемая оболочка телефона представляет собой тонкую пленку клея, которая наносится непосредственно на телефон. Он предлагает экономичный способ сделать телефон водонепроницаемым без увеличения объема. Однако это временное водонепроницаемое решение, которое хватит на пару раз. И он покрывает все порты, поэтому перед использованием убедитесь, что ваш телефон полностью заряжен.

Диапазон цен: 7–30 долл. США
Положительные: Нет навалом; Низкая стоимость, можно использовать с обычным чехлом для телефона
Минусы: Для зарядки телефона необходимо снять скин; Можно использовать только ограниченное количество раз; Плохое качество звука
Самые популярные группы: iOttie, Subtech Dryskin, Alienskin
Полностью водонепроницаемая? Зависит.Некоторые скины телефонов утверждают, что они водонепроницаемы, в то время как другие утверждают, что они водонепроницаемы, как Alienskin.
Лучше всего использовать: Ежедневное использование против повреждений жидкостью, включая брызги, разливы и дождь

Имейте в виду, что водонепроницаемые чехлы для телефонов могут выйти из строя

Водонепроницаемые скины для телефонов могут быть применены неправильно. Если оболочка телефона наложена неправильно, не полностью герметизирована или не закрывает полностью телефон, существует опасность повреждения телефона водой.

Знайте параметры своего водонепроницаемого телефона. Но знайте и о рисках.

Теперь, когда вы знаете, какие варианты водонепроницаемости телефона доступны и как они не работают, вы можете с уверенностью выбрать лучшее водонепроницаемое решение для вашей ситуации. Текущие самые популярные и самые популярные водонепроницаемые чехлы для телефонов от Amazon показаны ниже.

Лучшие водонепроницаемые телефоны, которые вы можете купить (июнь 2021 г.

)

За последние несколько лет водонепроницаемость стала неотъемлемой частью почти каждого смартфона премиум-класса, являясь верным индикатором устройства высокого класса.Все больше и больше производителей смартфонов присоединяются к этому, и, хотя ни один телефон не является по-настоящему водонепроницаемым, большинство из них выдержит один или два макания в бассейне. Итак, вот лучшие водонепроницаемые телефоны, на которые стоит обратить внимание, если вы не хотите беспокоиться о погоде.

Лучшие водонепроницаемые телефоны:

Примечание редактора: Мы будем регулярно обновлять этот список лучших водонепроницаемых телефонов по мере выпуска новых устройств.

Водонепроницаемая плавающая сумка для телефона CaliCase

Запечатлейте момент и защитите свой телефон этим летом

Доступно 15 стильных цветов CaliCase — это водонепроницаемый вариант премиум-класса для тех, кто хочет защитить свой телефон и запечатлеть моменты. Водонепроницаемая двухслойная конструкция — сертифицирована IPX8 для работы под водой на глубине 100 футов. Встроенная поролоновая набивка позволяет вашему телефону плавать на воде. Больше не нужно беспокоиться о потере телефона. Идеально подходит для тех, кто катается на лодке, каяках или приближается к глубокой воде!

1. Серия Samsung Galaxy S21

Компания Samsung предлагает водонепроницаемые флагманы начиная с Galaxy S5 2014 года, за исключением серии Galaxy S6 2015 года. Серия Galaxy S21 ничем не отличается, предлагая защиту от воды и пыли IP68.Таким образом, ваш телефон теоретически должен выдержать погружение в бассейн.

Читать: Обзор Samsung Galaxy S21 Ultra: Ультра усовершенствованный

Семейство Galaxy S21 также выделяется некоторыми впечатляющими характеристиками, включая процессор Snapdragon 888 или Exynos 2100, до 16 ГБ оперативной памяти на S21 Ultra, большие батареи и отличные экраны с частотой обновления 120 Гц. Говоря простым языком, вы получаете быстрый телефон с четким и плавным дисплеем.

Samsung также поднимает ставки, когда дело доходит до возможностей камеры, предоставляя датчики с высоким разрешением, запись 8K и полезные функции, такие как режим Single Take и Night Hyperlapse.Однако не ожидайте порта 3,5 мм, так что вам придется вернуться на несколько лет назад к семейству S10, если вам действительно нужен разъем для наушников.

доллара за доллар, возможно, вы не найдете лучшего набора водонепроницаемых телефонов на рынке прямо сейчас.

Характеристики Samsung Galaxy S21:

Дисплей: 6,2 дюйма, Full HD +
SoC: SD 888 или Exynos 2100
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 128/256 ГБ

Камеры: 64, 12 и 12MP
Фронтальная камера: 10MP
Аккумулятор: 4000 мАч
Программное обеспечение: Android 11

Samsung Galaxy S21 Plus:

Дисплей: 6. 7 дюймов, Full HD +
SoC: SD 888 или Exynos 2100
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 128/256 ГБ

Камеры: 64, 12 и 12MP
Фронтальная камера: 10MP
Аккумулятор: 4800 мАч
Программное обеспечение: Android 11

Samsung Galaxy S21 Ultra:

Дисплей: 6,8 дюйма, QHD +
SoC: SD 888 или Exynos 2100
Оперативная память: 12/16 ГБ
Память: 128/256/512 ГБ

Камеры: 108, 10, 10 и 12MP
Фронтальная камера: 40MP
Аккумулятор: 5000 мАч
Программное обеспечение: Android 11

2.

Samsung Galaxy Note 20 series

Есть много денег, которые можно потратить, и вам нужен водонепроницаемый / устойчивый телефон с лучшими характеристиками? Тогда Galaxy Note 20 Ultra может быть для вас. Телефон Samsung стоит колоссальные 1300 долларов, но, безусловно, предлагает множество функций.

У вас есть флагманский кристалл, OLED-экран с частотой 120 Гц (QHD +), от 128 до 512 ГБ расширяемой памяти и гигантская задняя камера. Последний состоит из основной камеры на 108 МП, объектива перископа на 12 МП с 5-кратным увеличением и сверхширокого сенсора на 12 МП.

Стоит ли покупать ?: Samsung Galaxy Note 20 Ultra — Больше не ставить планку

Хотите более дешевый Note 20? Тогда вам может подойти стандартная модель за 999 долларов. Он пропускает частоту обновления 120 Гц, экран QHD +, слот microSD, основную камеру на 108 МП, перископический шутер и стеклянный дизайн. Но оба телефона имеют защиту от воды и пыли IP68, беспроводную зарядку и одну и ту же 10-мегапиксельную селфи-камеру. Тем не менее, вы можете взглянуть на стандартный S20, если S Pen для вас не важен.

Характеристики Samsung Galaxy Note 20:

Дисплей: 6,7 дюйма, Full HD +
SoC: SD 865 Plus или Exynos 990
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 256 ГБ

Камеры: 64, 12 и 12 МП
Фронтальная камера: 10MP
Аккумулятор: 4,300 мАч
Программное обеспечение: Android 10

Samsung Galaxy Note 20 Ultra:

Дисплей: 6.9 дюймов, QHD +
Чипсет: SD 865 Plus или Exynos 990
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 256/512 ГБ

Камеры: 108, 12 и 12MP
Фронтальная камера: 10MP
Аккумулятор: 4500 мАч
Программное обеспечение: Android 10

3.

Xiaomi Mi 11 Pro и Mi 11 Ultra

Eric Zeman / Android Authority

Если вы хотите купить последний флагманский телефон Xiaomi, вам придется потратиться на Mi 11 Pro или Mi 11 Ultra. для водонепроницаемости.Хотя вы сразу заметите массивный удар камеры на Mi 11 Ultra, эти два телефона очень похожи.

Наш вердикт: Xiaomi Mi 11 Ultra обзор

Оба устройства — это то, что вы ожидаете от флагманов 2021 года — процессоры Snapdragon 888, здоровенные 6,81-дюймовые дисплеи и надежный рейтинг IP68. Вы также найдете до 12 ГБ оперативной памяти и массивные батареи емкостью 5000 мАч, которые позволят вам работать на максимальной скорости. Теперь о различиях в камерах. Невозможно игнорировать огромную выпуклость Mi 11 Ultra.В нем есть пара объективов 48MP и объектив 50MP, а также крошечный дисплей на задней панели.

Конечно, все семейство Mi 11 состоит из магнитов для отпечатков пальцев. Независимо от того, какой из них вы выберете, вы оставите свой след. Не забывайте — стандартный Mi 11 не входит в число наших водонепроницаемых телефонов, поэтому вам придется потратить немного дополнительных денег.

Xiaomi Mi 11 Pro характеристики:

Дисплей: 6,81 дюйма, Full HD +
SoC: Snapdragon 888
Оперативная память: 8/12 ГБ
Хранение: 128/256 ГБ

Камеры: 50, 8 и 13MP
Фронтальная камера: 20 МП
Аккумулятор: 5000 мАч
Программное обеспечение: Android 11

Xiaomi Mi 11 Ultra характеристики:

Дисплей: 6.81-дюймовый, Full HD +
SoC: Snapdragon 888
Оперативная память: 8/12 ГБ
Хранение: 256/512 ГБ

Камеры: 50, 48 и 48
Фронтальная камера: 20 МП
Аккумулятор: 5000 мАч
Программное обеспечение: Android 11

4.

Apple iPhone 12 series

Роберт Триггс / Android Authority

Несмотря на то, что нам удалось сохранить почти все устройства на базе Android в этом списке, было бы упущением пропустить семейство iPhone 12.Линейка из четырех устройств является серьезным ударом для iOS, и каждая версия имеет рейтинг IP68.

Apple iPhone 12 Mini — прекрасный пример того, как далеко продвинулись крошечные флагманы. У него всего 5,4-дюймовый дисплей, но он не уступает остальной части iPhone 12 серии благодаря чипу A14 Bionic и мощному массиву камер. Все четыре устройства оснащены одним и тем же набором микросхем, и в этом году iPhone 12 имеет такой же размер, что и iPhone 12 Pro — удобные 6,1 дюйма.

О чем мы думали: Обзор Apple iPhone 12 Mini

Если вас не привлекает мощь телефона размером с пинту, возможно, вам стоит рассмотреть iPhone 12 Pro max.Это самый большой из всех, с диагональю 6,5 дюймов, и он оснащен той же тройной камерой, что и iPhone 12 Pro. Обе модели iPhone 12 Pro также предлагают до 512 ГБ памяти, а непрофессиональные варианты — до 256 ГБ.

Куда бы вы ни пошли, семейство iPhone 12 — лучший шанс попробовать iOS на водонепроницаемом телефоне.

Характеристики iPhone 12 Mini:

Дисплей: 5,4 дюйма, Super Retina XDR
SoC: A14 Bionic
Оперативная память: 4 ГБ
Память: 64/128/256 ГБ

Камеры: 12 и 12 МП
Фронтальная камера: 12MP + 3D датчик глубины
Аккумулятор: 2,227 мАч
Программное обеспечение: iOS 14.2

Дисплей: 6,1 дюйма, Super Retina XDR
SoC: A14 Bionic
Оперативная память: 4 ГБ
Память: 64/128/256 ГБ

Камеры: 12 и 12 МП
Фронтальная камера: 12MP + 3D датчик глубины
Аккумулятор: 2,815 мАч
Программное обеспечение: iOS 14.2

Дисплей: 6,1 дюйма, Super Retina XDR
Набор микросхем: A14 Bionic
Оперативная память: 6 ГБ
Память: 128/256/512 ГБ

Камеры: 12, 12 и 12MP
Фронтальные камеры: 12MP + 3D датчик глубины
Аккумулятор: 2,815 мАч
Программное обеспечение: iOS 14.2

Дисплей: 6,5 дюйма, Super Retina XDR
SoC: A14 Bionic
Оперативная память: 6 ГБ
Память: 128/256/512 ГБ

Камеры: 12, 12 и 12MP
Фронтальные камеры: 12MP + 3D датчик глубины
Аккумулятор: 3,687 мАч
Программное обеспечение: iOS 14.2

5. Oppo Find X3 Pro

Oppo Find X 2018 продемонстрировал уникальную выдвижную конструкцию, которая привлекла внимание сразу после выпуска, но не была водонепроницаемой.Теперь Oppo Find X3 Pro нашел способ объединить этот футуристический вид в один из лучших водонепроницаемых телефонов на рынке.

Новый телефон содержит множество флагманских функций 2021 года, в том числе процессор Snapdragon 888, OLED-экран QHD + 120 Гц, до 12 ГБ оперативной памяти и аккумулятор емкостью 4500 мАч с молниеносной зарядкой 65 Вт.

Наши мысли: Обзор Oppo Find X3 Pro — Форма и функции, но не совсем безупречные

Половина возможностей камеры Find X2 Pro также впечатляет, предлагая пару 50-мегапиксельных камер, а также телеобъектив и микролинзу для более нишевых снимков.К сожалению, мы все еще рассматриваем 4K-видео как предел для Find X3 Pro.

Характеристики Oppo Find X3 Pro:

Дисплей: 6,7 дюйма, QHD +
SoC: Snapdragon 888
Оперативная память: 8/12 ГБ
Хранение: 256 ГБ

Камеры: 50, 50, 3 и 13MP
Фронтальная камера: 32MP
Аккумулятор: 4500 мАч
Программное обеспечение: Android 11

6.Sony Xperia 1 II и 5 II

Эрик Земан / Android Authority

Sony — первый крупный бренд, предлагающий водонепроницаемые телефоны Android, и он поддерживает эту традицию с Xperia 1 II. Новый флагман обеспечивает защиту от воды и пыли IP68, а также является одним из немногих устройств, предлагающих порт 3,5 мм. Вы также можете выбрать более доступный вариант с Xperia 5 II.

Прочтите: Обзор Sony Xperia 1 II — телефон Sony, который я хотел бы носить в кармане

Оба водонепроницаемых телефона Sony содержат чипсеты Snapdragon 865, 8 ГБ оперативной памяти, до 256 ГБ памяти и аккумулятор емкостью 4000 мАч (с беспроводной зарядкой).Фирма также рекламирует тройную заднюю камеру с тремя 12-мегапиксельными датчиками (основной, 2-кратный телефото, сверхширокоугольный) и 3D-датчиком ToF.

Но здесь не все идеально, поскольку в телефонах отсутствует поддержка mmWave 5G. Но опять же, частота ниже 6 ГГц является доминирующим стандартом во всем мире. Кроме того, Xperia 1 II продается по цене около 1200 долларов, что делает его одним из самых дорогих флагманов 2020 года. Xperia 5 II немного проще в употреблении, примерно за 950 долларов.

Sony наконец-то анонсировала свои Xperia 1 III и Xperia 5 III, если вы ждете немного большей мощности.Они приносят флагман в 2021 году с процессором Snapdragon 888 и 12 ГБ оперативной памяти, а также прочной водонепроницаемостью. Мы упоминали, что есть разъем для наушников? От флагманского телефона можно не так уж много просить, но последние версии Sony пока еще не получили широкого распространения. Мы обновим этот раздел, когда узнаем больше.

Sony Xperia 1 II характеристики:

Дисплей: 6,5 дюйма, 4K
SoC: Snapdragon 865
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 256 ГБ

Камеры: 12, 12 и 12MP + ToF
Фронтальная камера: 8MP
Аккумулятор: 4000 мАч
Программное обеспечение: Android 10

Дисплей: 6.1 дюйм, Full HD +
SoC: Snapdragon 865
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 128/256 ГБ

Камеры: 12, 12 и 12MP
Фронтальная камера: 8MP
Аккумулятор: 4000 мАч
Программное обеспечение: Android 10

7. OnePlus 9 Pro

OnePlus перенесла свою стратегию гидроизоляции в 2021 год, и новый OnePlus 9 Pro действительно обладает рейтингом IP68.Технически OnePlus 9 также является водонепроницаемым телефоном, но только на моделях операторов связи. Предположительно, это связано с тем, что перевозчики оплачивают счет за сертификацию.

О чем мы думали: обзор OnePlus 9 Pro

Последний флагман

OnePlus включает в себя набор микросхем Snapdragon 888 с поддержкой 5G, относительно большую батарею и датчик отпечатков пальцев на дисплее. Pro также предлагает угловую камеру с четырьмя объективами Hasselblad. OnePlus 8 Pro является одним из крупнейших в портфеле компании с его 6.7-дюймовый дисплей.

Характеристики OnePlus 9 Pro:

Дисплей: 6,7 дюйма, QHD +
SoC: Snapdragon 888
Оперативная память: 8/12 ГБ
Хранение: 128/256 ГБ

Камеры: 48, 50 и 8MP и глубина 2MP
Фронтальная камера: 16MP
Аккумулятор: 4500 мАч
Программное обеспечение: Android 11

8.Google Pixel 5

Серия Google Pixel 5 бледнеет по сравнению с большинством других телефонов в списке по чистым характеристикам. Он выбирает процессор Snapdragon 765G, всего две линзы камеры и физический считыватель отпечатков пальцев на задней панели вместо ультразвукового считывателя.

Наш вердикт: Обзор Google Pixel 5

Тем не менее, те, кто ищет чистый Android-телефон, который также является водонепроницаемым, могут работать намного хуже, чем Pixel 5 с IP68. У вас есть быстрое программное обеспечение, достаточно плавный дисплей с частотой 90 Гц и форм-фактор, который освежающий отход от сегодняшних гигантских телефонов.

Водонепроницаемый телефон Google по-прежнему остается лидером в области фотографии, предлагая инновационные функции, такие как управление двойной экспозицией, режим астрофотографии и Live HDR.

Характеристики Google Pixel 5:

Дисплей: 6 дюймов, Full HD +
SoC: Snapdragon 765G
Оперативная память: 8 ГБ
Хранение: 128 ГБ

Камеры: 12.2 и 16MP
Фронтальные камеры: 8MP + ToF
Аккумулятор: 4080 мАч
Программное обеспечение: Android 11

Это наш выбор лучших водонепроницаемых телефонов на рынке, но множество других устройств соответствуют всем требованиям и скоро появятся.Мы обязательно будем обновлять наш список по мере выхода новых телефонов.

Водонепроницаемые эпидермальные микрофлюидные устройства с электронным управлением для сбора пота, анализа биомаркеров и термографии в водных условиях

Реферат

Неинвазивный биохимический мониторинг физиологического статуса in situ с использованием пота может открыть новые формы оказания медицинской помощи диагностика и индивидуальные стратегии гидратации. Последние достижения в области сбора пота и технологий обнаружения предлагают мощные возможности, но они неэффективны для использования в экстремальных ситуациях, таких как водная или засушливая среда, из-за уникальных проблем, связанных с устранением помех / загрязнений из окружающей воды, поддержанием прочной адгезии в присутствии вязкой среды. силы сопротивления и / или энергичные движения, а также предотвращение испарения скопившегося пота.В этой статье представлены материалы и конструкции для водонепроницаемых, эпидермальных, микрофлюидных и электронных систем, которые прилипают к коже, что позволяет улавливать, хранить и анализировать пот, даже когда он полностью находится под водой. Полевые испытания демонстрируют способность этих устройств собирать на месте количественные измерения локальной концентрации хлоридов пота, локальной потери потоотделения (и скорости потоотделения) и температуры кожи во время интенсивных физических нагрузок в контролируемых условиях в помещении и при плавании в открытом океане.

ВВЕДЕНИЕ

Последние достижения в области материаловедения и механического дизайна служат основой для новых классов тонких мягких устройств, которые могут взаимодействовать с поверхностью кожи для многофункционального восприятия процессов тела.Для биохимических оценок пот представляет собой интересную, но относительно малоизученную биожидкость, которая содержит различные биомаркеры, имеющие ключевое значение для оценки физиологического здоровья. Знание состава пота у спортсменов, скорости потери потоотделения, общей потери потовой жидкости и электролитов важно для поддержания надлежащего уровня гидратации и электролитного баланса во время спортивных соревнований / тренировок и при других физических нагрузках. Эти же параметры могут быть полезны в различных областях клинической медицины ( 1 , 2 ).Носимые электрохимические датчики позволяют в реальном времени оценивать концентрацию биомаркеров пота ( 3 — 9 ), где материалы на основе гидрогеля, бумаги или текстиля пассивно направляют пот к чувствительным электродам, которые взаимодействуют с регистрирующей электроникой, системами электропитания и т. Д. и аппаратура радиосвязи. Эти подходы, однако, не включают микрофлюидные технологии, и поэтому они не могут поддерживать многие важные операции с жидкостями для точного захвата, хранения, измерения объема и химического анализа.Большинство вариантов осуществления также не эффективно изолируют пот от кожи и окружающей среды ( 10 , 11 ), тем самым ограничивая способность изолировать пот от загрязнений и обеспечивать последующую экстракцию и отбор проб. Сложные микрожидкостные платформы типа «лаборатория на чипе», которые являются тонкими, механически мягкими и совместимыми с кожей, поэтому вызывают особый интерес в последнее время из-за их способности собирать, направлять и химически анализировать точные микролитровые объемные образцы пота. высвобождается из четко определенных участков кожи ( 12 — 15 ).

Особое внимание в текущей работе уделяется легкой атлетике и фитнесу, где важны персонализированные стратегии гидратации из-за больших различий в скорости и составе потоотделения у разных людей, условий и обстоятельств ( 16 ). Спортсмены на засушливых землях в жарких условиях часто не могут адекватно восполнять потерю жидкости из-за потоотделения, что приводит к гиперосмотической гиповолемии ( 17 ). Хотя уровень потоотделения у пловцов обычно ниже, чем у спортсменов из засушливых районов, он может колебаться от 0.От 33 до 1,6 л / час ( 18 — 21 ), в зависимости от температуры воды ( 22 ) и интенсивности упражнений ( 18 ). В то время как меньшее количество незаменимых потерь потоотделения может не повлиять на результаты непродолжительного плавания, риск последующего обезвоживания во время упражнений, таких как триатлон на сверхвысокую выносливость, может затруднить поддержание эигидратации. Правильная гидратация важна, так как недостаточное питье может привести к гипогидратации, а чрезмерное питье может привести к гипонатриемии (низкая концентрация натрия в сыворотке) ( 23 ) и другим осложнениям.Спортсмены со сверхвысокой выносливостью особенно подвержены гипонатриемии ( 24 ), где частота симптоматической гипонатриемии составляет до ~ 1% ( 23 ), в то время как бессимптомные случаи зарегистрированы до 27% для ультрамарафонцев ( 25 ), до 25% для триатлонистов IRONMAN ( 26 ) и до 17% для пловцов после забега на 26,4 км ( 27 ). В результате Американский колледж спортивной медицины рекомендует измерять массу тела для отслеживания изменений статуса гидратации во время упражнений ( 28 , 29 ).Однако измерения потери потоотделения у пловцов по изменению массы тела по своей сути неточны из-за непреднамеренной (и неизмеримой) потери воды из-за мокроты, мочеиспускания, дыхания и метаболизма субстратов, а также из-за проглатывания воды и чрескожного поглощения воды ( 30 , 31 ). Жаркая среда может усугубить последствия неправильной гидратации и вызвать тепловые заболевания, такие как тепловой удар и тепловое истощение ( 32 ).

Носимые устройства, которые в режиме реального времени предоставляют информацию о потере потоотделения, концентрации электролитов и температуре кожи у водных спортсменов, могут служить мощным инструментом для управления потерей и балансом электролитов в реальном времени, а также пресимптоматическим обнаружением заболеваний, связанных с жарой. .Водонепроницаемые впитывающие прокладки позволяют собирать водный пот для анализа уровня солей пота пловцов, но только в режиме ex situ, который требует значительного времени на подготовку образца и дорогостоящего вспомогательного оборудования ( 20 ). Методы для измерения объема пота, его состава и показателей терморегуляции на месте у водных спортсменов в настоящее время не существуют. Таким образом, устанавливаемые на кожу электронные и микрофлюидные датчики, работающие в водной среде, могут удовлетворить важную неудовлетворенную потребность, с потенциалом информировать о стратегиях пополнения жидкости и электролитов для повышения производительности, сокращения времени восстановления и предотвращения травм у водных спортсменов.

Здесь мы представляем прочную водонепроницаемую платформу с комбинированными микрожидкостными и электронными функциями, предназначенную для мягкого и конформного связывания с кожей для мониторинга в реальном времени ключевых показателей гидратации у спортсменов, занимающихся водными видами спорта, с помощью сбора пота под водой и термографии кожи. Результаты расширяют недавно представленные классы интегрированных в кожу микрофлюидных систем ( 33 — 35 ), которые выполняют количественное колориметрическое определение биомаркеров с использованием нескольких аналитов способами, позволяющими собирать и анализировать пот во время водных упражнений, даже когда полностью погружен под воду.В частности, эти технологии включают (i) эластомерные формованные полимерные материалы для совместимых с кожей микрожидкостных платформ, которые имеют исключительно низкие скорости проникновения воды, водяного пара и переносимых водой химических веществ из окружающей среды; (ii) конструкции для микрофлюидных каналов, входов и выходов, которые предотвращают вмешательство или загрязнение из водной среды, не препятствуя притоку пота; (iii) методы формования ультратонких конформных устройств, которые минимизируют напряжения сдвига, связанные с попаданием воды и движением кожи; (iv) прилипающие к коже материалы и геометрические узоры, которые обеспечивают прочное соединение и надежный сбор пота под водой; и (v) подходы к интеграции водонепроницаемых гибких / растягиваемых электронных устройств, которые позволяют исследовать подлежащую ткань для дополнительных, дополнительных методов восприятия ( 36 , 37 ).В контексте, изучаемом здесь, мягкие, конформные свойства особенно полезны для создания водонепроницаемого уплотнения на коже ненавязчивым образом. Полученные системы количественно отличаются от обычных носимых устройств, где жесткие механические свойства устройств и связанных с ними соединительных ремней / лент приводят к низкому качеству данных и неспособности улавливать и анализировать пот из-за нестабильного, неплотного контакта с кожей.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Водонепроницаемые, эпидермальные, микрожидкостные и электронные устройства для мониторинга пота

Платформа устройства состоит из водонепроницаемой комбинации кожеподобных, или «эпидермальных», микрофлюидных (эпифлюидных) и электронных систем, которые накладываются на кожа для улавливания, хранения и химического анализа пота, а также для цифрового измерения температуры кожи в водной среде и в засушливых регионах, включая переходы между ними.Структуры включают микроканалы, камеру, в которой находится колориметрический химический реагент, электроника для беспроводной связи и точного измерения температуры, набор эталонных цветовых маркеров и безопасный для кожи клей (рис. 1A). Формованный слой эластомера со свойствами, адаптированными для рассматриваемых здесь целей, поли (стирол-изопрен-стирол) (SIS), связывается с тонким плоским листом SIS, чтобы определить герметичную микрофлюидную систему и инкапсулировать цветные маркеры (рис. 1Б). В конструкциях, которые включают количественный учет эксплуатационных требований, микроканалы имеют глубину ~ 220 мкм в круглой змеевидной геометрии с 40 витками, каждый из которых имеет пропускную способность 1.5 мкл, для общего объема ~ 60 мкл. Колориметрические реагенты состоят из пищевого красителя для облегчения визуальной оценки степени заполнения микроканала потом или, альтернативно, суспензии хлоранилата серебра, которая вступает в реакцию с потом, создавая колориметрический отклик, соответствующий концентрации хлорида. Этот реагент находится в камере, примыкающей к входному отверстию, и реагирует, когда пот проходит в канал (рис. 1C). Пищевой краситель содержит красные и синие водорастворимые частицы с разной скоростью растворения, тем самым создавая зависящий от объема градиент цвета по мере того, как устройство наполняется потом (рис.1D).

Рис. 1 Водонепроницаемое микрожидкостное / электронное устройство, напоминающее кожу.

( A ) Схематическое изображение ключевых слоев типового устройства в разобранном виде. ( B ) Геометрия микрожидкостного канала. ( C ) Оптическая микрофотография, на которой показаны входные и выходные отверстия для микрофлюидов и колориметрический реагент. ( D ) Краситель, состоящий из синих и красных водорастворимых частиц, растворяющихся с разной скоростью, приводит к изменению цвета под действием потока.Измерение количества витков заполненных каналов дает общий объем собранного пота (1 виток = 1,5 мкл). ( E ) Катушка связи ближнего поля (NFC) для беспроводного измерения температуры кожи. ( F ) Сбор пота в водной среде без загрязнения возможен за счет использования выпускных отверстий небольшой геометрии ( r = 0,25 мм) и составляющих полимерных материалов (SIS), которые являются гидрофобными и в значительной степени непроницаемы для воды и водяного пара. Нанесение покрытия погружением на оболочку из того же материала обеспечивает подводную работу электроники, включая катушку NFC, интегральную микросхему и индикаторный светоизлучающий диод (LED).Фото: П. Гутруф, Северо-Западный университет.

Гибкая рамочная магнитная антенна, набор компонентов беспроводной связи ближнего поля (NFC) и светодиод (LED) в качестве режима уведомления пользователя образуют беспроводной интерфейс для устройств с поддержкой NFC (смартфоны, планшеты и т. Д.) ) для передачи цифровых идентификационных кодов и для считывания температуры кожи. Подробная информация о принципиальной схеме и процессах изготовления находится в разделе «Материалы и методы» и на рис. S1. Покрытие SIS инкапсулирует электронику NFC, чтобы обеспечить надежную работу в течение продолжительных периодов времени, даже когда устройство полностью погружено в воду (рис.1E). На рисунке 1F показана беспроводная работа во влажной среде и показано, как светодиод излучает свет через микрожидкостные слои.

Надежный и воспроизводимый сбор пота во время энергичного плавания и других водных видов спорта без существенного попадания воды из окружающей среды требует сочетания подходящих стратегий проектирования, включая (i) конфигурацию микрожидкостного канала, состоящего из одного выходного порта, (ii ) низкая водопроницаемость и водопоглощающие свойства SIS, (iii) прочная, водонепроницаемая адгезия к коже, и (iv) небольшое количество «мертвого объема» рядом с выпускным отверстием для обеспечения обратной засыпки под давлением.Захваченный воздух в канале приводит к объемам засыпки, которые обычно составляют менее 2 мкл для плавания у поверхности воды (рис. S2), как подробно описано в следующем разделе.

Изготовление и характеристика микрофлюидики SIS

SIS предлагает набор физических характеристик, которые очень привлекательны для сбора пота эпифлюидными системами в водной среде (например, гидрофобность, сопротивление переносу воды, оптическая прозрачность, низкий модуль упругости и высокая эластичность ).Слои SIS, которые определяют микрофлюидные структуры, являются результатом отливки растворов SIS в пропилацетате против плоских кремниевых пластин и пластин с литографически определенными узорами барельефа, как с фторированными поверхностями, чтобы предотвратить адгезию (рис. 2A). В первом случае добавление диоксида титана создает белое окрашивание плоского слоя SIS. Для последнего поверхностное натяжение раствора естественным образом создает конформное покрытие на элементах барельефа по мере испарения пропилацетата (рис.2Б). Мягкие, эластичные, но при этом физически прочные свойства SIS позволяют демонтировать сложные элементы без разрывов. Механическая пробивка входных и выходных отверстий в нижнем и канальном слоях, соответственно, и их ламинирование (легкое давление, контакт в течение ~ 30 мин) определяют водонепроницаемую связь с образованием микрофлюидной системы SIS. Монтаж на безопасный для кожи клей завершает изготовление (рис. 2C). SIS демонстрирует отличную адгезию к самому себе и к коже без предварительной или дополнительной обработки.

Рис. 2 Изготовление и характеристика мягких микрофлюидных систем, построенных с помощью SIS.

( A ) Растворитель SIS, нанесенный на барельефную пластину, образует однородное покрытие. ( B ) При испарении растворителя остается тонкий слой SIS, соответствующий барельефу. ( C ) Канальный слой, нижний слой и клеевой ламинат соединяются вместе и склеиваются под действием легкого давления после извлечения из формы. ( D ) Микрофотография поперечного сечения микрожидкостного канала, показывающая контурную геометрию верхней поверхности.( E ) Высокая деформация до разрушения (> 2000%) и низкий модуль упругости (0,83 МПа) позволяют извлекать из формы тонкие, хрупкие микрофлюидные структуры. ( F ) Зависимая от геометрии скорость потока в микрофлюидных каналах SIS как функция длины заполнения для фиксированного давления 2 кПа. ( G и H ) Высокие барьерные свойства и низкое водопоглощение SIS обеспечивают стабильный сбор и хранение пота как в водной, так и в засушливой среде. Фото: Дж. Чой, Северо-Западный университет.

На рис. 2D показано поперечное сечение микрожидкостного канала, подчеркивающее контурную геометрию верхней поверхности. Здесь верхний слой СИС представляет собой конформную пленку (толщиной ~ 150 мкм, с областями крышки ~ 80 мкм). В результате толщина SIS между каналами меньше, чем высота каналов, что дает платформу с толщиной и соответствующей жесткостью на изгиб, которые на 60-75% и 94-98% соответственно ниже, чем у платформы. ранее зарегистрированные системы ( 33 — 35 ).Обрезка верхнего формованного слоя SIS до диаметра 32 мм и нижнего слоя и клея до диаметра 40 мм создает кольцо шириной 4 мм по окружности, которое состоит только из нижнего слоя и клея. Эта ступенчатая коническая геометрия создает низкопрофильный, конформный интерфейс с эпидермисом, который также минимизирует напряжения на границе раздела около краев. Рисунок 2E иллюстрирует высокую деформацию до разрушения (> 2000%) и низкий модуль упругости ( E = 0,83 МПа) SIS.

Минимизация источников противодавления и гидравлического сопротивления критически важна для обеспечения свободного и беспрепятственного потока пота в устройство.В форме закона Пуазейля, который учитывает капиллярные силы, скорость потока Q в канале, заполненном до длины л , определяется как: где P _с — давление потоотделения, μ — вязкость жидкости. пот, θ _A — угол смачивания, σ — коэффициент поверхностного натяжения, а w и h — ширина и высота канала соответственно ( 38 ). Скорость потока обратно пропорциональна заполненной длине L .Последний член характеризует эффекты смачивания канала. Для гидрофобных материалов, где θ _A> 90 °, вклад капиллярного члена отрицательный, что снижает скорость потока. Аналогично, для гидрофильных материалов θ _A <90 °, этот член положительный, что увеличивает скорость потока. Угол смачивания SIS составляет ~ 110 °, но его можно сделать гидрофильным за счет воздействия озона, образованного ультрафиолетовым (УФ) светом (рис. S3). Расходы воды через микроканалы SIS различных размеров при фиксированном давлении 2 кПа, физиологически значимом давлении для потовых желез ( 34 ), представлены на рис.2F. Детали эксперимента представлены на рис. S4. Показанные здесь устройства имеют глубину канала ~ 220 мкм и ширину канала от 200 мкм (центр) до 600 мкм (край). Такое изменение ширины канала позволяет максимально увеличить площадь покрытия канала и, таким образом, общий возможный объем захвата пота без увеличения толщины устройства. Структура объемом 60 мкл заполняется менее чем за 2 мин при 2 кПа при средней скорости потока 25 мкл / мин (рис. S5). Интенсивность физиологического потоотделения составляет от 12 до 120 мкл в час ⁻¹ см ⁻² ( 39 ) или от 3 до 34 мкл / час из зоны сбора r = 3 мм.Таким образом, эти конструкции удовлетворяют требованиям для практического использования. Общие результаты и экспериментально подтвержденные модели могут служить руководством для устройств с различной геометрией каналов.

Для надежного сбора пота в водной среде или в засушливом климате требуются составляющие материалы с превосходными барьерными свойствами для предотвращения загрязнения и устранения потерь при испарении, соответственно. На рис. 2G показаны результаты переноса воды через тонкие мембраны SIS и поглощения воды объемными образцами SIS.Менее 80 мг водяного пара проходит через мембрану из SIS толщиной 125 мкм и боковой площадью 1,8 см ² в течение 12 дней во влажной (> 90%) среде, что соответствует проницаемости 4,6 × 10 ⁻⁸ г / мм ² / час / Па. Объемные образцы SIS при 37 ° C поглощают воду до массы, которая составляет менее 1,5% от ее первоначального веса за тот же период времени. Сравнение потерь воды на испарение из устройств, созданных из SIS и поли (диметилсилоксана) (PDMS), материала, используемого в ранее описанных системах, подчеркивает важность этих барьерных свойств для сбора и хранения пота.В частности, устройства, изготовленные с использованием SIS и с открытыми выходными отверстиями, могут хранить пот при 37 ° C в течение 4 часов с потерями менее 20%, в то время как устройства PDMS сравнимой геометрии теряют ~ 100% в течение 3 часов (рис. 2H). Детали эксперимента представлены на рис. S6. Проницаемость полимера для водяного пара следует законам диффузии Фика и во многом определяется морфологией объемного полимера. Дальнейшее улучшение устойчивости к потере воды может быть достигнуто путем рационального выбора или разработки свободного объема полимера или гетерогенной интеграции с материалами с высокими барьерными свойствами.

Механика эпидермальной микрофлюидики SIS

Устройства, сконструированные с помощью SIS, с геометрией, описанной ранее, плотно прилегают к коже и имеют низкий профиль из-за небольшой толщины и скошенных краев. Вызвание больших деформаций кожи в месте расположения типичного устройства демонстрирует степень соответствия и надежность адгезии при экстремальных механических силах, как показано на рис. 3A. Аналогичные деформации у устройств без заостренной кромки (рис.3Б) приводят к расслоению и шелушению кожи. Результаты механического моделирования подтверждают это наблюдение и количественно определяют снижение скорости выделения энергии для тонких устройств с коническими краями по сравнению с толстыми устройствами без конических краев (рис. S7). Рисунок 3 (от C до F) демонстрирует реакцию на различные естественные движения. Низкий модуль и высокая эластичность допускают большие деформации, как на рис. 3G. Изменения кажущегося объема собранного пота могут происходить при деформации устройства из-за сужения или расширения каналов.Однако любые такие изменения объема меняются, когда устройство возвращается в свое естественное состояние из-за высокой эластичности SIS. (рис. S8).

Рис. 3 Механика конформных эпифлюидных систем.

( A ) Оптические микрофотографии устройств с заостренными краями на коже до и после защемления с образованием морщин. ( B ) Отслаивание от кожи устройства без конуса из-за образования складок. ( C ) Растянутый. ( D ) Сжатый. ( E ) Скрученный.( F ) Вытащил. ( G ) До и после растяжения до ~ 400%. Результаты моделирования и экспериментальные наблюдения механических деформаций, включая ( H ) растяжение (15%), ( I ) изгиб ( r = 3 см) и ( J ) скручивание (67,5 °). Максимальное межфазное напряжение для всех случаев составляет <5 кПа, что намного ниже порога чувствительности кожи (20 кПа). Фото: Дж. Чой, Северо-Западный университет.

Анализ методом конечных элементов (МКЭ) распределения напряжений / деформаций и соответствующие фотографии показывают различные механические искажения для устройства, прикрепленного к кожному фантому, построенному из PDMS (рис.3, с H по J). Во всех случаях деформации максимальное межфазное напряжение между устройством и кожей составляет <5 кПа, что намного меньше порога чувствительности 20 кПа для кожи человека. Максимальные напряжения на границе раздела устройство / кожа при растяжении кожи на 10% также ниже порога ощущения кожи (рис. S7E). Этот результат говорит о том, что устройство незаметно для пользователя при нормальном сгибании и растяжении кожи.

Сбор пота и обнаружение биомаркеров у водников и спортсменов в засушливых районах

Оптимизированная структура устройств и состав клеевых составов, наряду с благоприятными внутренними свойствами SIS, позволяют собирать пот в водной среде даже во время активной деятельности.Надежная адгезия под водой обеспечивается низким профилем и скошенным краем устройства, как описано выше, а также низким модулем SIS и прочным, безопасным для кожи клеем. Улавливание пота с кожи без помех со стороны водной среды обеспечивается за счет прочных барьерных свойств SIS, небольшого диаметра выпускного отверстия ( r = 0,25 мм) и большого угла контакта SIS (110 °). Кожный клей образует водонепроницаемое уплотнение, заставляя пот из области сбора стекать в микроканал, который вытесняет воздух из канала в водную среду через выпускное отверстие.Вода из окружающей среды не попадает в выпускное отверстие во время плавания из-за малых размеров каналов, гидрофобности SIS и давления, связанного с воздухом в незаполненных областях каналов. Спуск ниже поверхности воды создает нестационарный перепад давления между воздухом, захваченным в канале, и окружающей средой из-за гидростатического давления и уравновешивается за счет обратного заполнения канала водой из бассейна. Низкая воздухопроницаемость SIS (4 баррера, O ₂; по сравнению с PDMS, 800 баррера, O ₂) сводит к минимуму потери захваченного воздуха в канале из-за перепада давления ( 40 , 41 ) .

Измерения кумулятивной потери потоотделения, скорости потоотделения и концентрации хлоридов следуют из оптического анализа микрофлюидного компонента системы. Компонент NFC позволяет определять температуру кожи. На рис. 4 (A и B) показаны фотографии субъектов, носящих устройство во время плавания и езды на велосипеде, соответственно. Здесь устройства прикрепляются к средней линии вентральной части предплечья, примерно в 7 см от кончика локтя. Безопасный для кожи акриловый клей с лазерным рисунком связывает устройство с кожей (далее именуемый клеем типа 1; рис.4С). Узорчатые отверстия уменьшают площадь окклюзии потовых желез примерно на 25%, тем самым в значительной степени устраняя компенсирующие эффекты выделения пота, которые в противном случае увеличили бы локальную скорость потоотделения из-за окклюзии соседних потовых желез, как это наблюдалось с адгезивными слоями без узора ( 33 , 35 ). Размещение пищевого красителя рядом с выпускным отверстием устройства позволяет визуально наблюдать за тем, насколько вода заполняет устройство во время плавания и ныряния (рис. S2). Эти результаты показывают, что даже во время интенсивного плавания на поверхности вода заполняет систему каналов в количестве менее 2 мкл.Таким образом, менее 3% канала подвержены потенциальному загрязнению из окружающей среды во время плавания на поверхности, поскольку этот конец канала не контактирует с собранным потом. Гидростатическое давление, создаваемое при погружении на глубину 4 м, может вызвать засыпку до ~ 16 мкл или 27% объема канала (рис. 4D). При восстановлении покрытия от 60 до 75% этой воды выходит обратно через выпускное отверстие в результате давления, связанного с воздухом, захваченным в канале. Оставшаяся жидкость остается из-за капиллярных сил.Эти результаты служат руководством для обоснования проектов, которые включают достаточный «мертвый» объем рядом с выпускным отверстием для размещения обратной засыпки без загрязнения пота. Для показанных здесь конструкций до 44 мкл пота может быть уловлено во время водной активности, включая погружение на глубину до 4 м (что соответствует ~ 16 мкл засыпки) без загрязнения.

Рис. 4 Сбор пота у спортсменов, занимающихся водными видами спорта и в засушливых районах.

( A ) Субъект, носящий эпифлюидное устройство во время исследования плавания.( B ) Субъект, носящий эпифлюидное устройство во время исследования езды на велосипеде. ( C ) Зона сбора пота, определяемая геометрией клеевого слоя, представляет собой круг с r = 3 мм. Вентиляционные отверстия, соответствующие областям без клея, проходят радиально от центра, чтобы уменьшить количество закупоренных потовых желез и, таким образом, минимизировать эффекты компенсирующего потоотделения. ( D ) Экспериментальные и теоретические данные (закон идеального газа) по обратной засыпке устройства после погружения на разную глубину.( E ) Существует хорошая корреляция между объемом пота на единицу площади, собранным с помощью эпифлюидных устройств, и объемом пота, полученным с помощью впитывающей подушки в результате упражнений на велосипеде и плавания. ( F ) Хорошая корреляция между объемом пота на единицу площади, собранной с помощью эпифлюидных устройств, и процентом потери веса тела в результате езды на велосипеде. ( G ) Репрезентативные изображения эпифлюидных устройств у трех триатлонистов IRONMAN после тренировки. Фотография: (A) J.Т. Ридер и (B) Дж. Чой, Северо-Западный университет, и (G) К. Барнс, Институт спортивной науки Gatorade.

Одновременные измерения локальной и общей потери потоотделения с помощью впитывающих подушечек и изменения массы тела, соответственно, обеспечивают два метода сравнения потери потоотделения с эпифлюидным устройством, как установлено в предыдущей работе ( 14 ). Сравнение объема пота, собранного с помощью устройств с рисунком (тип 1) и без рисунка (тип 2), показано на рис. S9. Результаты указывают на более высокую корреляцию сбора эпифлюида как со сбором впитывающих подушечек, так и с процентом потери веса тела при использовании рисунка клея типа 1.Сравнение данных устройства с адгезивом типа 1 с данными, полученными с помощью впитывающей прокладки из пеноматериала, и с измерениями процента потери веса тела служит подтверждением двух наиболее распространенных методов измерения локальной и глобальной потери объема потоотделения соответственно. Эпифлюидные данные демонстрируют хорошую корреляцию ( R ² = 0,74) с результатами, полученными с абсорбирующей подушечкой для субъектов, которые занимались плаванием и ездой на велосипеде (рис. 4E). Объем пота, собранный с помощью эпифлюидного устройства, также достаточно хорошо коррелирует с процентом общей потери веса тела ( R ² = 0.63; Рис. 4F). На практике надежные измерения потери потоотделения в результате похудания во время плавания невозможны из-за непреднамеренного неконтролируемого набора или потери воды (питьевая вода, мочеиспускание и т. Д.).

Характеристики, оцененные в соленой воде, демонстрируют надежную адгезию, правильное наполнение и работу даже в экстремальных условиях. В этих исследованиях измеряли локальный объем потоотделения с помощью эпифлюидных устройств с клеем типа 2, которые триатлонисты носили на вентральной части предплечья во время тренировок по плаванию на чемпионате мира IRONMAN по триатлону.На рисунке 4G показаны репрезентативные фотографии трех эпифлюидных устройств после плавания. Дополнительные детали представлены на рис. S10.

Электроника NFC состоит из рамочной магнитной антенны, микросхемы NFC со встроенным датчиком температуры, светодиода и пассивных компонентов (рис. 5A). Температура кожи и ядра важны, потому что оба параметра регулируют потоотделение ( 42 ). Датчики температуры NFC, встроенные в платформы, о которых здесь сообщают, позволяют измерять температуру кожи предплечья до, во время и после занятий плаванием и катанием на велосипеде (рис.5Б). Данные показывают, что температура кожи пловца первоначально составляет ~ 32 ° C, а затем вскоре после входа в воду падает до 1–2 ° C от температуры воды в бассейне (26 ° C). Температура немного повышается после 20 минут плавания (~ 1000 м), но остается в пределах 2 ° C от температуры в бассейне. Кожа возвращается к исходной температуре в течение 10 минут после выхода из бассейна и высыхания. Температура кожи велосипедиста сначала падает в результате сужения сосудов ( 43 ), а затем повышается до ~ 1.На 2 ° C выше исходного уровня. Наличие устройства препятствует испарению пота в месте установки, что приводит к повышению температуры на ~ 1 ° C по сравнению с температурой прилегающих участков кожи (рис. S11). Добавление микроперфораций в устройство способствует испарению пота и устраняет повышение температуры.

Рис. 5 Цифровая термография и определение хлоридов.

( A ) Электроника NFC состоит из рамочной магнитной антенны, микросхемы NFC со встроенным датчиком температуры, светодиода и пассивных компонентов.( B ) Измерения температуры кожи во время 20-минутных сеансов плавания и езды на велосипеде показывают влияние окружающей среды, перфузии и потоотделения. ( C ) Значения цвета a * и b * связаны с эталонными растворами хлоридов после реакции с хлоранилатом серебра. Врезка: фотографии устройств SIS с реагентом хлоранилата серебра после реакции с эталонными растворами хлорида. ( D ) Изображения устройств, используемых для измерения концентрации хлоридов в поте, образующемся при плавании и езде на велосипеде.( E ) Значения цвета LAB от колориметрического реагента для измерений хлоридов по сравнению с результатами, полученными с помощью хлоридометра.

Количественное измерение биомаркеров в поте, собранном в водных условиях, возможно за счет ограничения обратного засыпания и, следовательно, загрязнения. Как описано ранее, плавание на поверхности может привести к заполнению последних 2 мкл канала, примыкающего к выходному отверстию, водой из окружающей среды. Эта вода не выбрасывается, но не контактирует с собранным потом для объемов менее 58 мкл.В анализе хлорид-иона используется реагент, который меняет цвет на количество, которое количественно зависит от концентрации хлорида. Фиксированный циферблат с цветной печатью облегчает визуальное считывание показаний. Шкала эталонных цветов была построена на основе значений цвета a * и b *, полученных в результате реакции исходных растворов хлоридов известной концентрации с реагентом в эпифлюидном устройстве (фиг. 5C). Значения цвета a * и b * соответствуют проекциям на оси координат a * и b *, которые вместе с осью координат для яркости (L *) составляют основу L * a * b * цветовое пространство.В полевых испытаниях субъекты носили устройства, содержащие анализ хлоридов, на вентральной части предплечья вместе с эталонным эпифлюидным устройством SIS без реагента, чтобы обеспечить улавливание пота для анализа ex situ с помощью хлоридометра. Изображения устройств были получены после того, как субъекты плавали в течение 45 минут (~ 2500 м) или ездили на велосипеде в течение 30 минут (~ 14 км), чтобы собрать не менее 15 мкл пота в эталонном устройстве. Результаты для четырех субъектов показаны на фиг. 5D вместе с эталонными значениями хлоридов, измеренными с помощью хлоридометра. Концентрация хлоридов в воде бассейна составляла 18 мМ.Значения цвета LAB, извлеченные из изображений устройств после корректировки смещений в балансе белого, появляются как функция эталонных значений хлоридов на фиг. 5E. Калибровочная кривая, показанная на том же графике, указывает на возможность измерения уровней хлоридов с точностью ± 10 мМ. Значение LAB, представленное на фиг. 5E, соответствует величине измеренного вектора a * b *, проецируемого на вектор калибровки на фиг. 5C. Колориметрические измерения концентрации хлоридов с повышенной точностью возможны благодаря оптимизированной геометрии микроканалов и алгоритмам выделения цвета ( 14 , 33 ).

Конформная механика и водонепроницаемые свойства эпифлюидиков SIS позволяют собирать пот из нестандартных мест установки и в течение длительного времени, что имеет потенциал для создания новой неинвазивной клинической диагностики. Конформная адгезия позволяет сравнивать скорость потоотделения после 15-минутного теста в сауне на сильно деформируемой, изогнутой и морщинистой коже без дискомфорта, включая сторону шеи (20 мкл; рис. 6A), подмышку (4,5 мкл; рис. 6B). , и лоб (19,5 мкл; рис. 6C). Пот из подмышек выделяется как эккринными, так и апокриновыми железами, последняя из которых содержит феромоны и белки, которые могут дать физиологические данные, недоступные через эккринный пот.Сбор пота из механически динамичных областей, таких как подмышечная впадина, традиционно затруднен из-за расслоения, а традиционные методы требуют обработки ex situ, что исключает диагностику апокринного пота в реальном времени. Было показано, что оценка разницы в скорости потоотделения на лбу с обеих сторон является многообещающим методом оценки вегетативной дисфункции у пациентов с инсультом ( 44 ). Эта платформа также подходит для уязвимых групп населения, таких как мягкая нежная кожа ребенка во время купания (рис.6D). Новорожденные регулярно проходят анализы пота для выявления муковисцидоза, который определяется путем измерения концентрации хлоридов в поте. Обычные устройства жесткие и прикрепляются к коже ремнями, что дает прекрасную возможность для усовершенствованных методов скрининга на месте с использованием мягких эпифлюидиков ( 45 ). Высокобарьерные свойства SIS и, следовательно, низкая скорость испарения пота позволяют собирать его в периоды малоподвижного образа жизни в теплой среде в течение 8 часов (рис. 6E).Эта возможность создает возможности для длительного сбора и анализа пота в группах пациентов, не посещающих амбулаторную терапию, где физические упражнения невозможны, например, для мониторинга выздоровления пациентов с инсультом с помощью разной двусторонней скорости потоотделения ( 44 ), тестирования метаболитов лекарственных средств в поте ( 46 ), скрининг на диабет с помощью глюкозы в поте ( 47 ) и предоставление информации о заболеваниях почек с помощью мочевины и креатинина в поте ( 48 ).

Инжир.6 Сбор пота в нестандартных сценариях.

Тонкая конформная механика, связанная с представленными здесь устройствами, позволяет собирать пот при высоких уровнях деформации и из необычных мест, включая ( A ) шею, ( B ) подмышку и ( C ) лоб. ( D ) Мягкая и тонкая конструкция устройства позволяет приспособиться к нежной коже, например, у ребенка во время теплой ванны. ( E ) Высокобарьерные свойства SIS позволяют надежно собирать пот с низкой скоростью (<4 мкл / час) в течение 8 часов с нижней части спины у людей, ведущих сидячий образ жизни.Фото: (от A до C) Дж. Т. Ридер и (D) С. Сюй, Северо-Западный университет.

ОБСУЖДЕНИЕ

В этой статье описываются мягкие водонепроницаемые материалы, рассматриваются конструктивные особенности и архитектура устройств для интегрированных в кожу систем, способных в реальном времени контролировать потерю жидкости и концентрацию электролитов у водных спортсменов посредством измерения локальной скорости потоотделения, потери потоотделения и т. Д. колориметрический анализ концентрации хлоридов и цифровые измерения температуры кожи. Использование мягкого эластомерного блок-сополимера стирола (SIS) для микрожидкостной системы и для герметизации электроники представляет собой полезную особенность благодаря привлекательной комбинации механических свойств и барьерных характеристик.Количественные исследования этих материалов и различных свойств переноса пота через микроканалы SIS устанавливают передовые возможности эпифлюидных систем в водных и / или засушливых средах. Экспериментально подтвержденные модели потока и механики, а также полевые исследования в совокупности демонстрируют бесперебойную работу сбора пота у водных спортсменов без вмешательства со стороны воды бассейна или океана. Прочное и водонепроницаемое сцепление с кожей даже в экстремальных условиях работы под водой в течение продолжительных периодов времени (> 2 часов) следует из оптимизированной конструкции устройства, ультратонкой геометрии кромок и использования прочных, безопасных для кожи адгезивов.Эти результаты подчеркивают расширенные возможности физиологических измерений в режиме реального времени как у пловцов, так и у спортсменов из засушливых районов. Принципы и конструкция устройств будут полезны для надежных систем сбора и анализа эпидермального пота в этих и других экстремальных условиях, что будет иметь последствия не только для спортивных результатов и физической подготовки, но также для военной готовности и клинической медицины. Следующим шагом в этом направлении исследований является изучение физиологии водного потоотделения с использованием этой платформы материалов.Например, локальная потеря пота и его состав существенно различаются по всему телу в зависимости от индивидуальных и индивидуальных факторов, таких как место установки, окружающая среда и телосложение ( 49 , 50 ). Расширенные исследования помогут проверить взаимосвязь между локальным потоотделением через эпифлюидное устройство и потерями электролитов в потоотделении всего тела во время водных упражнений, чтобы установить его полезность при информировании рекомендаций по гидратации.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Изготовление ультратонких микрожидкостных систем SIS

Нанесение методом центрифугирования слоя негативного фоторезиста (KMPR 1010) толщиной 10 мкм при 3000 об / мин и 1000 об / мин в течение 30 с и мягком обжиге при 110 ° C За 5 мин приготовили кремниевую пластину для формирования рисунка.Воздействие УФ-света (420 мДж / см ²) через маску из оксида железа переносило рисунок на фоторезист. Пластина была подвергнута твердой выпечке при 110 ° C в течение 5 минут и проявлена в AZ 917MIF в течение 3 минут. Глубокое реактивное ионное травление создало канавки в кремниевой пластине на глубину 250 мкм (STS Pegasus ICP-DRIE, SPTS Technologies Ltd.). Воздействие кислородной плазмы (200 Вт, 200 мТл; March CS-1701) в течение 15 минут привело к удалению оставшегося фоторезиста. Пары фторированного силана [(трихлор (1H, 1H, 2H, 2H-перфтороктил) силан, Sigma-Aldrich], нанесенные на пластину с рисунком, поместили ее в вакуумный эксикатор с 20 мкл силана на 12 часов, образовали неадгезивный слой на пластине. открытые силиконовые поверхности.Промывка изопропиловым спиртом удаляет остатки силана. Узорчатые и плоские пластины подвергались одинаковому процессу осаждения силана.

Растворение 15 г поли (стирол-изопрен-стирола) (14% стирола; Sigma-Aldrich) в 100 мл пропилацетата (Alfa Aesar) при периодическом встряхивании в течение 24 часов для обеспечения полного растворения, образует раствор для литья против узорчатой кремниевой пластины. Смешивание 2 мас.% (Мас.%) Порошка диоксида титана (Sigma-Aldrich) с раствором SIS и перемешивание в планетарной мешалке (Thinky ARE-310) в течение 4 минут при 2000 об / мин давало непрозрачный белый цвет.Металлическое кольцо с покрытием из поли (тетрафторэтилена) (Norpro 666), помещенное на силанизированную пластину с рисунком, служило для удержания раствора по краям. Образец прозрачного раствора SIS массой 8 г сформировал верхний узорчатый слой. Нижний слой образовывал образец белого раствора SIS массой 6 г. Последующая вакуумная сушка в течение 12 часов служила двум целям: (i) для удаления пузырьков и (ii) для обеспечения медленной скорости испарения путем поддержания паровой бани вокруг раствора SIS. Через 12 часов образцы стали сухими на ощупь.Нагревание в течение 6 часов при 80 ° C на горячей плите удалило весь оставшийся растворитель. Легкого нажатия и ожидания в течение 30 минут было достаточно для образования прочных водонепроницаемых связей между слоями SIS и клеем.

Изготовление гибких цепей NFC и магнитных рамочных антенн

Лазерное структурирование медного ламината (Pyralux AP8535R) с помощью абляции (LPKF U4) сформированных гибких печатных плат (PCB) для систем NFC. Обработка ультразвуком в флюсе из нержавеющей стали, деионизированной (DI) воде и IPA подготовила печатные платы для монтажа активных (AMS SL13A) и пассивных компонентов [резисторов, конденсаторов в корпусе 0201 и синего светодиода (OSRAM 720-LBVH9GN1P2351Z) в корпусе 0402], используя низкотемпературная паяльная паста и термофен.Измерение резонансной частоты NFC-части схемы с использованием пассивного метода (Keysight E4990A) подтвердило согласованную емкость антенны и микросхемы NFC с корректировками по мере необходимости путем замены пассивных компонентов. Трехкратное погружение готового устройства в раствор SIS в пропилацетате (5 мас.%) С 30-секундной сушкой между слоями образовало водонепроницаемую оболочку.

Процессы сборки устройств

Пуансон стальной круговой ( d = 32 мм) и 0.5-миллиметровый стальной пуансон определял внешний диаметр и выпускное отверстие для формованного листа SIS соответственно. Колориметрический агент (пищевой краситель или раствор хлоранилата серебра) объемом 0,5 мкл заполнял реакционную камеру устройства. Пищевой краситель Americolor Soft Gel Paste, Violet, использовался в качестве пищевого красителя. Раствор хлоранилата серебра состоял из 0,1 г хлоранилата серебра (City Chemical) в 0,5 мл 1 мас.% Водной поли (акриловой кислоты) (Sigma-Aldrich). Перемешивание этого раствора перед нанесением на узорчатый верхний слой обеспечило хорошее диспергирование.Система лазерной резки CO ₂ (Universal Laser Systems VLS3.50) формировала необходимые рисунки на однородном листе клея для кожи (Scapa Unifilm U884). Белый нижний слой SIS и нанесенный лазером клей инкапсулируют катушку NFC с покрытием SIS сверху и снизу соответственно. Стальной пуансон диаметром 1 мм проделал отверстие для входа в белом SIS. Применение шкалы цветового эталона к белому слою SIS, прилегающему к входному отверстию, облегчило прямое колориметрическое считывание уровня хлоридов в поте невооруженным глазом или с помощью камеры мобильного телефона и цифровую обработку изображений.Ламинирование формованного слоя SIS с реагентом на плоский белый слой SIS инкапсулировало шкалу цветового эталона и реагент. Вырезая края стальным штампом ( d = 40 мм) определяли внешний периметр устройства. Легкое нажатие на сборку и ожидание в течение 30 мин привело к водонепроницаемой связи между слоями микрожидкостного устройства.

Измерения краевого угла

Воздействие УФ-озона на образец SIS (UVO; Jelight Model 144A) окисляло поверхность.Каждый образец готовили в трех экземплярах. Система измерения угла смачивания VCA Optima XE позволяет измерять изменение угла смачивания, связанное с каплями деионизированной воды объемом 0,5 мкл.

Определение механических свойств

Испытание на растяжение (MTS Sintech 20G) образцов SIS с геометрическими формами собачьей кости (ASTM D1708) выявило соотношение напряжение / деформация в диапазоне деформаций от 0 до 2000%. Подгонка линии между деформацией от 0 до 10% дает модуль Юнга. Скорость деформации составляла 20 мм / мин.

Измерения скорости потока в микрофлюидных испытательных структурах

Испытания скорости потока использовались литые микрофлюидные структуры SIS с каналами длиной 61 см и различным поперечным сечением (125 × 125, 250 × 250, 500 × 500 и 1000 × 1000 мкм. ). В качестве форм использовались алюминиевые конструкции (6061), обработанные на трехкоординатном стане (Roland MDX-540). Вакуумная сушка в течение 30 минут удаляла пузырьки из SIS, отлитого в этих формах, а затем сушила на горячей плите при 80 ° C в течение 5 часов. Стальной штамп сформировал входные и выходные отверстия (1 мм), и формованный слой был прикреплен к плоскому слою SIS легким прессованием.Установка образца на держатель из оргстекла с входным отверстием устройства, совмещенным с 2-миллиметровым отверстием в держателе, подготовила устройство к заполнению. Контроллер потока, управляемый давлением (Fluigent MFCS-EZ), закачивал деионизированную воду с давлением 2 кПа через отверстие в устройство. Камера (Canon EOS Rebel T6i), размещенная над устройством, фиксировала продвижение жидкости через канал. Выделение моментов времени из записанного видео, когда фронт потока прошел с шагом 10 мм, дало скорость потока для каждого образца.

Измерения проникновения и поглощения водяного пара

Измерения проникновения водяного пара и адсорбции воды проводились в соответствии с протоколами ASTM E96 и D860 соответственно. Измерение изменения веса сцинтилляционного флакона объемом 20 мл, заполненного осушителем и покрытого листом SIS, дало данные о скорости пропускания водяного пара. Лист SIS толщиной 150 мкм закрыл горлышко флакона. Помещение флакона и образца SIS в герметичный контейнер с открытой чашкой Петри с водой внутри позволило провести тестирование во влажной среде.Влажность внутри герметичного контейнера составляла> 95%, а температура составляла от 20 до 25 ° C. Периодическая регистрация увеличения массы флакона с использованием микровесов (Mettler ML204T) показала проницаемость SIS. Измерение изменения веса кусочков SIS в форме шайб, погруженных в деионизированную воду, дало данные о скорости водопоглощения. Сцинтилляционный флакон с крышкой, наполненный деионизированной водой и хранимый в печи при 37 ° C, образовывал водную среду для шайб ( d , 4 см; толщина 2 мм).Образцы периодически извлекали из флакона, осторожно сушили безворсовой салфеткой и взвешивали на микровесах.

Заполнив устройства SIS и PDMS водой и поместив их в засушливую среду (37 ° C; относительная влажность <10%), были получены данные о скорости потери воды при испарении. Двусторонний клей прикреплял устройства к предметному стеклу и гарантировал, что потеря воды в результате испарения происходила только через верхнюю часть устройства. Каждый образец взвешивали каждый час на микровесах.Тесты проводились в трех экземплярах.

Измерение потери потоотделения в полевых исследованиях на людях

Экспериментальный протокол для исследований засушливых земель и бассейнов был одобрен институциональным наблюдательным советом Северо-Западного университета (STU00207078), и все субъекты дали письменное информированное согласие перед участием. Протокол экспериментов для триатлона Kona IRONMAN был одобрен Комитетом по надзору за учреждениями Стерлинга. Все испытуемые дали согласие на получение снимков, как указано в протоколах Северо-Западного и Стерлингского институциональных наблюдательных советов.Устройства для визуализации, используемые для исследования объема пота в Northwestern со смартфоном (LG Nexus 5X), записывали состояние устройства в течение 5 минут после завершения упражнения. Собранный объем пота определяли путем подсчета количества завершенных змеевиков с точностью до ближайшей половины змеевика (± 0,75 мкл). Измерения процента потери веса тела (общая потеря тела) и увеличения массы подкладываемых на кожу впитывающих прокладок из пены (локальная потеря) предоставили два метода сравнения с объемом, собранным в эпифлюидном устройстве SIS.Весы с точностью до 4 г (Adams GFK 330ah) позволили с высокой точностью измерить процент потери веса тела до и после тренировки при ношении купальника или нижнего белья. Использовался режим измерения животных (динамический), который фильтрует вариации, возникающие в результате движения во время процедуры взвешивания. Измерения массы тела для испытаний Kona IRONMAN Triathlon проводились в обнаженном виде после 5-минутной разминки и после плавания с использованием весов Tanita с точностью до 10 г. Очистка мест нанесения с помощью салфетки IPA удалила остатки солей / масел и обеспечила хорошую адгезию устройства.Предварительная обработка кожи канифолью (Gordon Labs, Stik-It) улучшила адгезию под водой во время испытаний Kona. Применение предварительной обработки только на коже под клеем предотвратило угнетение потовых желез в зоне сбора. После нанесения на кожу прикладывали давление в течение 10 с для обеспечения хорошей адгезии. Прокладки из впитывающей пены (3M Tegaderm 3582), установленные рядом с устройствами SIS, регистрировали локальную потерю потоотделения. Взвешивание впитывающих подушек сразу после тренировки с использованием микровесов (Vibra 224R) позволило определить влажный вес.Помещение подушек в духовку при 50 ° C на 24 часа испарило воду перед повторным взвешиванием (сухой вес). Считалось, что вес из-за кожного жира, содержания соли и т. Д. Незначителен. Вычитание веса в сухом состоянии из веса во влажном состоянии и деление на площадь впитывающей прокладки (1000 мм ²) дает локальную потерю потоотделения. Калибровочные и контрольные измерения хлоридов были выполнены на хлоридометре Chloro-Chek с коэффициентом вариации 1,02% при 100 мМ. Во время испытаний не наблюдалось раздражения кожи из-за эпифлюидного устройства или абсорбирующей прокладки.

Измерение температуры кожи в полевых исследованиях на людях

Встроенный датчик температуры микросхемы AMS SL13A NFC обеспечивает возможность беспроводного измерения температуры кожи. Демонстрационное приложение AMS SL13A на сотовом телефоне LG Nexus 5X обеспечивает возможность подключения без привязки и считывания температуры кожи. Инфракрасная камера служила эталонным измерением температуры (FLIR A655sc) для экспериментов на велосипеде, а портативный считыватель термопар (тип-k) — для плавания. Регистрация измерений температуры кожи каждые 500 м во время плавания показала изменение температуры кожи во времени.Быстрая сушка области измерения полотенцем перед NFC и эталонными измерениями позволяет избежать ложных результатов из-за испарения воды. Между пловцом, достигшим стенки бассейна и выполнением измерений прошло менее 15 с. Лазерное сверление (Universal Laser Systems VLS3.50) отверстий диаметром 125 мкм с шагом 250 мкм на SIS / клейком листе диаметром 40 мм позволило получить перфорированное устройство.

Процедуры для калибровки анализа хлоридов

Заполнение эпифлюидных устройств, содержащих реагент хлоранилат серебра, 20 мкл известных концентраций хлорида натрия (25, 50, 75 и 100 мМ) давало эталонные значения цвета для калибровки измерения хлоридов.Полученные в результате изображения продукта с помощью цифровой зеркальной камеры Canon EOS Rebel T6i со вспомогательной светодиодной подсветкой были получены эталонные изображения. Значения цвета LAB были извлечены из изображений после корректировки баланса белого с помощью средства проверки цвета (SpyderCheckr 24). Значения цвета LAB из изображений концентраций 25, 50, 75 и 100 мМ сформировали контрольную шкалу. Печать контрольной шкалы на листе полиэстера толщиной 25 мкм с клейкой основой (FLEXCon THERMLfilm SELECT 10852) с использованием промышленного струйного принтера позволила ламинировать устройство.Проверка эталонных цветов была выполнена путем повторения калибровки с использованием шкалы эталонных цветов вместо корректировки баланса белого.

Измерение уровня хлоридов пота в полевых исследованиях на людях

Устройства, содержащие реагент хлоранилат серебра и пустой эталонный прибор, были установлены на средней линии вентральной части предплечья на расстоянии примерно 1 см друг от друга. Испытуемые плавали в течение 45 минут (~ 2500 м) или ехали на велосипеде в течение 30 минут (~ 14 км), и в эталонном устройстве было собрано не менее 15 мкл пота.Получение изображений устройств в течение 5 минут после завершения упражнения с помощью цифровой зеркальной камеры Canon EOS Rebel T6i позволило извлечь значения цвета LAB в Photoshop. Преобразование значений цвета a * и b * с использованием калибровочной кривой привело к измерению концентрации хлорида.

FEA устройства при различных механических нагрузках

Полное трехмерное (3D) FEA использовалось для исследования механических характеристик устройств, которые были установлены на фантомной коже (Ecoflex, 60 кПа, 60 на 60 на 2.5 мм) и подвергались растяжению, изгибу и скручиванию. Для растяжения к двум концам кожи применялись смещения, соответствующие 30% растяжению, что приводило к среднему растяжению при растяжении ~ 20% на нижней поверхности устройства в направлении растяжения. При скручивании два конца обшивки скручиваются относительно на 67,5 °. Для изгиба нижняя поверхность кожи фантома прижималась к жесткому цилиндру радиусом 3 см. Восьмиузловые трехмерные твердотельные элементы использовались для микрофлюидных каналов SIS, адгезивного слоя и фантомной кожи.

FEA скорости высвобождения энергии при двухосном растяжении

Скорость высвобождения энергии — это энергия, рассеиваемая во время разрушения на единицу вновь созданной площади поверхности трещины, которая количественно определяет движущую силу разрушения. Распространение трещины происходит, когда скорость выделения энергии достигает критического значения. Метод FEA использовался для расчета высвобождения энергии на границе раздела адгезив / кожа, когда устройство подвергалось двухосному растяжению. Была принята осесимметричная модель с четырехузловым осесимметричным элементом CAX4R для микрофлюидных каналов SIS, адгезивного слоя и фантомной кожи.J-интеграл использовался для расчета скорости выделения энергии. Результаты моделирования для трех различных случаев (тонкие устройства SIS с конусом и без него и толстые устройства SIS без конуса) показали, что коническая структура и уменьшение общей толщины микрожидкостного канала эффективно снижают индуцированную энергию во время растяжения, что помогает избежать потенциального расслоения .

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Дополнительные материалы к этой статье доступны по адресу http: // advance.sciencemag.org/cgi/content/full/5/1/eaau6356/DC1

Рис. S1. Компоненты катушки NFC.

Рис. S2. Экологическая засыпка из-за гидростатического давления и ударов.

Рис. S3. Старение SIS сделало гидрофильным в результате обработки UVO.

Рис. S4. Установка для измерения расхода через микрофлюидные системы на основе SIS.

Рис. S5. Скорость наполнения при физиологическом давлении.

Рис. S6. Экспериментальная установка для сравнения скорости испарения пота после сбора.

Рис. S7. Механический эффект заостренной кромки и толщины SIS.

Рис. S8. Влияние деформации на видимый объем пота.

Рис. S9. Влияние геометрии клея на сбор пота.

Рис. S10. Детали испытания с триатлетами IRONMAN.

Рис. S11. Влияние эпидермального потового устройства на выделение тепла и потоотделения во время езды на велосипеде.

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution, которая разрешает использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что конечное использование будет , а не для коммерческих целей и при условии, что оригинальная работа правильно цитируется.

Благодарности: Мы благодарим участников исследования за время и усилия. Мы благодарим R. Randell, A. Reimel и B. Sopena за сбор данных на чемпионате мира IRONMAN по триатлону и L. B. Baker за комментарии к рукописи. Финансирование: Эта работа была поддержана Центром биоинтегрированной электроники Института бионанотехнологий Симпсона Кверри. Финансирование сбора данных на чемпионате мира IRONMAN по триатлону было предоставлено Институтом спортивной науки Gatorade. Вклад авторов: J.T.R., J.C. и J.A.R. руководил разработкой концепций, проектировал эксперименты, интерпретировал результаты и написал статью. J.T.R. руководил экспериментальной работой при поддержке J.C., P.G., J.H, M.L., T.R., A.J.B. и S.K. Y.X., R.A., W.X. и Y.H. выполнили механическое моделирование и имитацию. S.X., K.B., M.P. и R.G. способствовал организации и дизайну испытаний на людях и предоставил всестороннее обсуждение. Конкурирующие интересы: К.Б. и М. работают в Gatorade Sports Science Institute, подразделении PepsiCo Inc. Взгляды, выраженные в этой работе, принадлежат авторам и не обязательно отражают позицию или политику PepsiCo Inc. J.A.R. J.T.R. и J.C. являются авторами заявки на патент по Договору о патентной кооперации (PCT), поданной попечительским советом Северо-Западного университета (PCT / US2018 / 35691; подана 1 июня 2018 г.). БАНКА. и Р.Г. являются соучредителями Epicore Biosystems Inc., которая занимается коммерциализацией эпифлюидных устройств.БАНКА. в настоящее время работает младшим редактором в редакционной коллегии Science Advances . Все остальные авторы заявляют, что у них нет конкурирующих интересов. Доступность данных и материалов: Все данные, необходимые для оценки выводов в статье, представлены в документе и / или дополнительных материалах. Дополнительные данные, относящиеся к этой статье, могут быть запрошены у авторов.

Copyright © 2019 Авторы, некоторые права защищены; эксклюзивный лицензиат Американской ассоциации содействия развитию науки.Нет претензий к оригинальным работам правительства США. Распространяется по некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (CC BY-NC).

Насколько водонепроницаем ваш телефон? Объяснение IP68, IP67 и других рейтингов IP

Производители телефонов, умных часов и множества других устройств часто заявляют, что продукты являются водонепроницаемыми, но что на самом деле означают рейтинги, разрекламированные такими компаниями, как Apple, Sony, Samsung и другие?

Вы, вероятно, услышите, что эти фирмы ссылаются на «рейтинг IP».Это международный стандарт, определяющий степень защиты устройств от жидкости, пыли и твердых предметов.

Устройства, включая iPhone 12, iPhone SE (2020), Samsung Galaxy S21, OnePlus 8 Pro и даже Apple Watch 6, заявляют о своей водонепроницаемости, как и некоторые устройства более низкого уровня и более старые, но это не так. t все имеют одинаковый рейтинг IP.

Обычно вы будете видеть такие числа, как IP67, когда речь идет о iPhone SE (2020) и ряде старых iPhone, таких как iPhone 8, в то время как IP68 гораздо чаще встречается на последних моделях телефонов высокого класса, таких как iPhone 11. диапазон, диапазон Samsung Galaxy S21 и Google Pixel 5.Хотя это два числа, которые вы будете видеть чаще всего, они не единственные.

Что означает IP?

Эти буквы «IP» означают «степень защиты от проникновения», что с точки зрения непрофессионала означает, насколько легко пыль и вода могут проникнуть внутрь вашего устройства.

IP-часть термина не изменится, так что это цифры, на которые вам действительно нужно обратить внимание, чтобы понять, насколько устойчивым должно быть ваше устройство.

Первая цифра в последовательности относится к защите устройства от твердых частиц.Это означает, что он сообщит вам, насколько вероятно попадание пыли в устройство и, например, возникнет ли проблема, если вы возьмете устройство на пляж и бросите его на песок.

Amazon Kindle Oasis (2017) водонепроницаем и имеет рейтинг IPX8.

В большинстве случаев здесь отображается только цифра пять или шесть. Число пять означает, что «попадание пыли не полностью предотвращено, но она не должна попадать в количестве, достаточном для того, чтобы мешать удовлетворительной работе оборудования; полная защита от прикосновения.”

Однако, если это шестерка, она будет более защищенной, поскольку определение гласит« без проникновения пыли »и предлагает полную защиту.

Иногда вы также увидите рейтинг, например IPX8, где Компания не раскрывает номер защиты своего продукта от пыли, поэтому вместо этого заменяет его буквой «X».

Что означает второе число?

Второе число в рейтинге IP указывает на то, насколько водонепроницаемо устройство, и это немного сложнее, чем первое число.

Почти все мобильные устройства имеют рейтинг IP не менее трех или четырех, что защищает от брызг или брызг воды и гарантирует, что ваше устройство не будет мгновенно повреждено дождем, когда вы его используете.

Интересующие вас числа начинаются с пяти. Это защита от «попадания воды из сопла (6,3 мм) в корпус с любого направления». Если ваш рейтинг IP равен шестому, он защитит от «воды, выбрасываемой мощными струями (сопло 12,5 мм) на корпус с любого направления.”

Samsung Galaxy Note 8 обладает водонепроницаемостью и имеет рейтинг IP68.

Истинно водонепроницаемые устройства — это устройства с номерами от семи и выше, но они все еще различаются. Число семь означает «попадание воды в опасном количестве не должно быть возможным, если корпус погружен в воду при определенных условиях давления и времени (до 1 м погружения)».

Оценка, включающая восемь для второго числа будет относиться к устройствам, которые могут выдерживать погружение на глубину более 1 метра, но ни одно устройство никогда не бывает полностью водонепроницаемым.

Официальное определение верхнего числа водонепроницаемости (девять) гласит: «Оборудование пригодно для непрерывного погружения в воду при условиях, которые должны быть указаны производителем. Обычно это означает, что оборудование герметично закрыто.

Однако для некоторых типов оборудования это может означать, что вода может проникнуть внутрь, но только таким образом, чтобы не оказывать вредного воздействия ».

Какие телефоны имеют рейтинг IP

Таким образом, ни один телефон не является на 100% водонепроницаемым.Всегда возможно, что немного воды просочится в устройство, если погрузить его на очень большую глубину или оставить там надолго.

Если вы ищете один из самых прочных смартфонов, есть много вариантов повышенной прочности, включая Ulefone Armor 9 FLIR, Blackview BV9900 Pro и Doogee S96 Pro, которые специально разработаны для защиты от вибрации, ударов, пыли и т. Д. вода.

Если вам нужен обычный телефон, мы рекомендуем прислушаться к индивидуальным советам каждого производителя, которые вы можете найти на официальных сайтах каждого производителя устройства.Но если у вас высокий рейтинг IP, скорее всего, вы сможете использовать свое устройство в ванной или возле бассейна, не беспокоясь.

Устройства IP67 включают в себя ряд iPhone, таких как iPhone SE (2020), iPhone X, iPhone 8 и iPhone 7, а также некоторые в основном старые телефоны других компаний, такие как Huawei Mate 10 Pro, Google Pixel 2 и HTC. U11.

сертифицированные устройства IP68 включают линейку Samsung Galaxy S21, линейку Samsung Galaxy Note 20, линейку iPhone 12, линейку iPhone 11, LG Velvet, Sony Xperia 1 II, Oppo Find X2 Pro и широкий выбор других, в основном, дорогих телефонов.

Однако стоит отметить, что — особенно когда вы переходите на уровень IP68 — не все телефоны с таким рейтингом одинаково водонепроницаемы. Это просто означает, что они достигли минимальных требований для этого.

Так, например, и Samsung Galaxy S21 Plus (который, как утверждает Samsung, может быть погружен на глубину до 1,5 метра на время до 30 минут), и iPhone 12 Pro (который, по словам Apple, можно погружать на глубину до 6 метров на глубину до 30 минут), 30 минут) имеют степень защиты IP68. Так что стоит проверить не только рейтинг.

А как насчет других рейтингов водонепроницаемости?

Хотя рейтинги IP — это основные рейтинги водонепроницаемости, которые вы найдете на телефонах, если у вас есть носимое устройство, вы могли заметить, что он указан как «5ATM» или аналогичный.

Бит ATM означает «атмосфера», но на самом деле он говорит вам о том, какое давление воды может выдержать устройство. Первое число охватывает это: 1 означает глубину 10 метров, 5 — глубину 50 метров и так далее.

Таким образом, рейтинг 5ATM, который могут иметь ваши умные часы, означает, что они могут выдерживать давление воды на глубине 50 метров.Однако это не так просто, поскольку этот рейтинг предназначен только для неподвижного состояния — это может быть совсем другая история, например, для плавания.

На самом деле, как бы впечатляюще ни звучало 5ATM, на самом деле это не гарантирует, что с устройством даже безопасно плавать — хотя обычно оно будет защищено от дождя и дождя. Однако многие носимые устройства можно брать с собой в плавание, вам просто нужно убедиться, что они конкретно говорят об этом.

Реже вы можете увидеть число, за которым следует «полоса».Это аналогичная единица измерения давления, а 1 бар почти в точности соответствует 1 атм. Удобно, что многие носимые устройства просто указывают фактическую глубину, например 10 метров, но опять же, это не обязательно означает, что вы действительно можете погружаться на глубину до 10 метров с устройством.

Широкий спектр носимых устройств будет иметь один из указанных выше рейтингов. Например, Apple Watch 6 имеет водонепроницаемость до 50 метров, Garmin Vivomove HR имеет рейтинг 5ATM, а Samsung Galaxy Watch 3 имеет рейтинг 5ATM и IP68.

Производители телефонов, умных часов и многих других устройств часто заявляют, что продукты являются водонепроницаемыми, но что на самом деле означают рейтинги таких компаний, как Apple, Sony, Samsung и другие?

Вы, вероятно, услышите, что эти фирмы ссылаются на «рейтинг IP». Это международный стандарт, определяющий степень защиты устройств от жидкости, пыли и твердых предметов.

Обычно вы будете видеть такие числа, как IP67, когда имеете в виду iPhone SE (2020) и ряд старых iPhone, таких как iPhone 8, в то время как IP68 гораздо чаще встречается на последних моделях телефонов высокого класса, таких как iPhone 11. диапазон, диапазон Samsung Galaxy S21 и Google Pixel 5. Хотя это два числа, которые вы будете видеть чаще всего, они не единственные.

Технология нанопокрытия, которая может сделать любое устройство водонепроницаемым.

Компания Liquipel, производящая гидроизоляцию, разработала нанопокрытие, которое отталкивает воду от любого электронного устройства.

Давно известно, что электроника и жидкости несовместимы. Вода имеет свойство сокращать и поджаривать устройства, делая их бесполезными. Однако новая компания стремится сделать любое устройство водонепроницаемым, чтобы электроника не попала в водяную могилу.

Компания Liquipel использует нанопокрытие, которое не только делает их водонепроницаемыми, но и делает их водоотталкивающими. Нанопокрытие, которое является гидрофобным, отталкивает воду от контакта с любой частью устройства. Чтобы сделать устройство водонепроницаемым, его сначала помещают в вакуум.

Затем в камеру вводится запатентованный газ, где он подвергается воздействию плазмы, которая разлагает молекулы, отталкивающие жидкость, полимеризуя их друг с другом. Затем жидкость Liquipel связывается с поверхностью на молекулярном уровне, создавая отталкивающую поверхность.

Покрытие тонкое, невидимое человеческому глазу. Поскольку покрытие покрывает даже внутренние компоненты, вода просто течет сквозь них, не контактируя с электронными компонентами.Компания гарантирует защиту в течение двух лет, прежде чем покрытие начнет изнашиваться на таких участках, как кнопки и порт зарядки. Хотя слегка разрушенное покрытие может быть не полностью водонепроницаемым, а внутренние компоненты все еще защищены, маловероятно, что оно получит значительный ущерб от воды даже после истечения двухлетней гарантии.

Однако, поскольку телефон защищает только от повреждения водой, коррозия не учитывается. Saltwater имеет естественную склонность к сильной коррозии металлов, что может повлиять на функциональность любого электронного устройства.