Кремниевые наночастицы избавили мембранные фильтры для воды от их главного недостатка — обрастания микроорганизмами. Об этом пишут ученые из США и Южной Кореи в статье, опубликованной в Nature Communications.

Для очистки воды применяются разные методы, например, выпаривание или очистка с помощью мембран. Такие мембраны имеют очень небольшие поры, которые пропускают воду, но задерживают посторонние частицы или микроорганизмы. Одна из проблем, которая мешает нормальной работе мембран, заключается в их обрастании микроорганизмами. Эти организмы могут затруднять проход воды через мембрану или выделять опасные для человека вещества. Для того, чтобы защитить мембраны от обрастания, ученые используют разные методы, в том числе и покрытие наночастицами. Но создавать такие мембраны довольно сложно, например, из-за того, что наночастицы могут распределяться по ее поверхности неравномерно.

University of Pennsylvania

В новой работе авторы предложили метод создания пористых мембран с равномерно распределенными наночастицами на поверхности. Для этого создаются две жидкости: водный раствор полиэтиленгликоля и водно-спиртовой раствор мономера гександиол диакрилата, являющегося фотополимером. С помощью системы трубок формируется два концентрических потока: водный раствор в центре и раствор мономера снаружи. В поверхностном слое струи образуется не обычная эмульсия, состоящая из капель, а взаимнонепрерывная эмульсия — разветвленная структура из пересекающихся каналов с разным составом.

Схема метода. Haase et al. / Nature Communications, 2017

В качестве наночастиц исследователи использовали кремниевые частицы диаметром 22 нанометра, покрытые поверхностно-активным веществом. Основой метода является то, что наночастицы самостоятельно скапливаются на границе раздела двух фаз. После этого поток жидкости облучается ультрафиолетом, и фотополимер затвердевает. Поскольку водный раствор при этом остается жидким и удаляется, в результате остается трубка с пористой полимерной структурой, на поверхности которой закреплено множество кремниевых наночастиц.

Структура мембраны. Haase et al. / Nature Communications, 2017
.[image]

Исследователи протестировали полученные пористые трубки, отфильтровав коллоидный раствор золотых наночастиц с размерами, сравнимыми с размерами вирусов. Ученые отмечают, что метод можно использовать для широкого спектра материалов мембран и покрывающих их наночастиц.

Недавно американские ученые обнаружили, что графен, получаемый из полимерной пленки с помощью лазера, может проявлять сильные антиобрастающие свойства при приложении к нему небольшого напряжения.

Автор: Григорий Копиев