Нанокерамика на поверхности полимера - Лестерский университет разработал технику кожи из наночастиц
Учёные Университета Лестера разработали способ частично встраивать наночастицы в поверхность полимеров, включая пластики и защитные покрытия. Работа опубликована в Communications Materials (Nature Portfolio), на технику подана патентная заявка, команда ищет промышленных партнёров для сотрудничества, совместной разработки и лицензирования.
Как частицы удерживаются на поверхности
Наночастицы на поверхности смываются и стираются, а если спрятать их внутрь материала, они перестают взаимодействовать с внешней средой. Лестерская команда обошла это противоречие мягким нагревом полимера с нанесённым слоем частиц. Частицы, касающиеся поверхности, погружаются лишь частично и останавливаются. Лишние частицы смываются, остаётся плотный слой толщиной в одну частицу. Полимер сам удерживает частицы, без клея, связующего или химической прививки.
Объёмные свойства материала сохраняются: малый вес, механическая прочность, химическая стойкость. Поверхности можно придать каталитическую или фотокаталитическую активность, антимикробные свойства, защиту от деградации, функции химических и экологических сенсоров, а также функции для энергетики и электроники. Метод применим к полиэтилену, смолам, покрытиям, клеям, эластомерам и полимерным матрицам армированных волокном композитов.
Доктор Шэнфу Ян (School of Chemical, Earth and Environmental Sciences) сформулировал идею так: не создавать новый материал, а дать поверхности существующего новую функциональную «кожу». Ключевой момент, по его словам, в правильном балансе между закреплением и открытостью частиц.
Испытание на покрытии лопастей ветротурбин
Для проверки в промышленный эпоксидный состав, защищающий лопасти ветротурбин, добавили наночастицы оксида церия. Частицы сели примерно наполовину и не сошли после интенсивной промывки, обработки ультразвуком и многократного отрыва липкой лентой.
Открытая часть частиц осталась активной. Оксид церия реагирует с вредными окислителями и затем восстанавливает своё химическое состояние, так что защитный эффект возобновляется. В ускоренных лабораторных тестах покрытие с наночастицами получило заметно меньше повреждений, чем исходное. Краткосрочная атмосферная выдержка в Лестере и испытания в искусственной морской воде также показали более высокую стойкость к деградации. Эксперименты провела аспирантка Тяньжунь Цинь.
Источник — AZoM
