Никогда не пробовали красить поверх силиконового покрытия? Если нет, то спешим доложить, что через пару часов краска сама отвалится.

Силикон — яркий представитель класса полимеров с очень низкой поверхностной энергией (практически нулевая полярность поверхности), результатом чего является экстремально низкая адгезионная способность таких материалов (нулевая липкость). В этом ряду, к слову, стоит и хорошо знакомый вам тефлон, успешно применяющийся в качестве антипригарного покрытия (ну не липнет к нему ничего, и всё тут!). Так вот, исследователи из Университета Киля (Германия) разработали оригинальную технологию, способную накрепко соединить даже эти две «неприлипающие ни к чему» поверхности.

Методика, описанная в журнале Advanced Materials, основана на использовании «пассивных» (независимых) нанокристаллических линкеров в качестве межслоевых скрепок.

Рис. 1. Два полимера скрепляются вместе с помощью наноразмерных кристаллов оксида цинка в форме тетраподов, рассыпанных между полимерными поверхностями. (Иллюстрация Jan Strüben / CAU).

Технология соединения материалов без химической модификации поверхностей может быть использована для решения многих повседневных задач в самых разных областях науки и техники. Она проста в применении и не требует дорогостоящего оборудования или материалов. И если уж «наноскрепки» сумели соединить тефлон и силикон, им наверняка будет под силу скрепить вообще всё.

В качестве линкеров («наноскрепок») в новой технологии сцепления полимеров выступают наноразмерные кристаллы оксида цинка, имеющие форму тетраподов (четыре ножки торчат в разные стороны из середины кристалла — подобно противотанковым ежам). В момент соединения полимеров нанокристаллы рассыпаются по нагретой поверхности тефлона, на которую затем выливают слой силикона. Для пущего эффекта получившийся пирог нагревают до 100 ˚С в течение часа (или менее). При этом нанотетраподы протыкают полимеры и вязнут в них своими «ножками», подобно якорям.

Принцип прочного сцепления, по словам учёных, основан на том, что если потянуть тетрапод за одну ножку, то три другие увязнут ещё глубже.

Рис. 2. Внизу — нанокристаллический тетрапод оксида цинка; вверху — тетраподы проткнули тонкое полимерное покрытие, увязнув в нём. (Микрофото Xin Jin / CAU).

Как вы знаете, многие медицинские средства покрывают силиконом для создания полностью биосовместимых поверхностей. Но пока эта задача решается с помощью химической модификации поверхностей, что может повлечь неприятные и непредсказуемые последствия при использовании таких продуктов в живом организме. Таким образом,

новая технология появилась как нельзя кстати, и медицина — лишь один простой пример, который сразу приходит на ум, но и его более чем достаточно.

Если обратиться к сухим цифрам, то авторы разработки сообщают, что

использование их технологии позволило достичь силы адгезии (силы, необходимой для разделения слоёв) в 200 Н/м, что сравнимо с тем, как качественная клейкая лента контактирует с поверхностью стекла.