Группа исследователей из Института теоретической и экспериментальной биофизики, а также МФТИ, синтезировала новый материал, представляющий собой почти невесомую ткань из нейлоновых нановолокон не более 15 нанометров в диаметре. Как сообщает пресс-служба МФТИ, по своим фильтрующим и оптическим свойствам она превосходит все описанные аналоги и может быть использована в фильтрах для защиты органов дыхания, а также проведения аналитических исследований и других практических целей.

Структура нового материала. Изображение получено на атомном силовом микроскопе. © Иллюстрация предоставлена авторами исследования

«По соотношению степени задержания и массы фильтра и по соотношению задержания и сопротивления воздушному потоку новый материал превосходит существующие аналоги в несколько раз», – говорится в пресс-релизе.

В работе для получения материала ученые использовали метод электропрядения. В нём в сторону подложки под действием электрического поля выбрасывается струя растворенного полимера, а с другой стороны от мишени распыляется этиловый спирт. Сталкиваясь в воздухе, эти пары осаждаются на мишени. В результате, ученые получали волокна с максимальным диаметром в 15 нанометров – это уже в несколько раз меньше длины свободного пробега молекул воздуха, (расстояние, которое в среднем успевает пролететь одна молекула перед столкновением с другой) что приводит к снижению сопротивления фильтра воздушному потоку почти на две трети.

Образец новой ткани для фильтров. Пятно красного цвета на букве l – это рассеянный свет лазера, при помощи которого учёные измеряли прозрачность материала. © Иллюстрация предоставлена авторами исследования

Плотность нового материала составила 10–20 миллиграммов на квадратный метр, и при этом он получился практически полностью прозрачным (пропускает около 95% света – больше, чем оконные стекла). Испытания показали, что такие невесомые и практически невидимые ткани задерживают не менее 98% частиц пыли в проходящем воздухе. В экспериментах ученые использовали частицы от 0,2 до 0,3 микрометров диаметром – именно такие субмикронные пылинки не задерживаются носоглоткой, а проникают в легкие и тем провоцируют многие опасные заболевания.

Среди возможных применений своего материала ученые называют не только очистку воздуха и воды, но также и различные биологические исследования: если через новый фильтр пропустить анализируемый воздух или воду, а потом положить его под микроскоп, то задержанные нановолокнами микроорганизмы будут прекрасно видны под микроскопом.

Статья ученых опубликована в European Polymer Journal.