Химики из университета Воррика придумали элегантный способ простой и недорогой обработки небольших полимерных частиц кварцевыми наночастицами. В результате такой обработки можно получить разнообразные материалы, которые интересны для создания устраняющих повреждения «чернил» или «умных» упаковок, которые смогут контролировать пропускание воды или воздуха в обоих направлениях

Эту работу, возглавленную Стефаном Боном (Stefan Bon) из университета Воррика, можно назвать изобретением «эмульсионного и не содержащего мыла процесса полимеризации», который в одну стадию переводит диспергированные в воде полимерные частицы и кварцевые наночастицы в однородную смесь (Multilayered Nanocomposite Polymer Colloids Using Emulsion Polymerization Stabilized by Solid Particles). Кварцевые наночастицы (в размере около 25 нанометров) затем покрывают полимерные коллоидные частицы, образуя скопления, подобные множеству рыб, подплывающих к упавшему в воду кусочку хлеба.

Скопления кварцевых наночастиц на коллоидных полимерных частицах

Освоение такого процесса открывает возможности создания многочисленных и разнообразных полимерных латексных продуктов: он может быть применен при производстве устраняющих повреждения поверхности чернил, которые будут «залечивать» царапины и трещины; этот процесс легко может быть приспособлен для производства полимерных упаковок, контролирующих влажность и попадание воздуха внутрь упаковки. Такие необычные и разнообразные результаты обусловлены образованием неровной текстуры сферических нанокомпозитных частиц, и возникающей таким образом большой площади поверхности – способствующей очень эффективному взаимодействию между материалами.

Многогранность описанного процесса этим не исчерпывается. Если продолжить процесс и провести еще одну несложную стадию нанесения еще одного полимерного слоя на покрытый кварцевыми наночастицами полимер, то диапазон свойств полученных нанокомпозитных частиц расширится: подобный многослойный коллоид может применяться в работе просвечивающего электронного микроскопа.

Промышленных производителей может заинтересовать не столько многогранность применений подобного процесса, сколько его простота, дешевизна и эффективность. Ученые университета Воррика продолжают разработку различных процессов, основанных на покрытии полимерами, но все они требуют проведения нескольких стадий. Описанный процесс выгодно отличается от остальных минимальным временем получения материалов, при этом он масштабируется для массового производства в условиях имеющегося промышленного оборудования. Количество получающего материала также может поразить производителей, поскольку ученые показали, что выход полезного продукта составляет 45% от объема исходного водного коллоида. Этот показатель сравним также с 10% выходом при многоступенчатом методе получения сложных нанокомпозитов.

Мария Костюкова