Группа исследователей из Австралии разработала инновационную технологию, позволяющую изменить структуру стекла с использованием ультразвуковых волн и солевого раствора. Этот метод открывает новые горизонты в создании экологически чистого стекла, которое можно использовать для самоочистки и борьбы с микроорганизмами. Результаты этой работы опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
Традиционно инженеры используют два основных подхода для придания стеклу специализированных свойств, таких как водостойкость (гидрофобность). Один из методов включает химические реакции силинизации, которые связывают молекулы с поверхностью стекла. Другой подход заключается в нанесении полимерных покрытий. Оба этих способа требуют использования токсичных химикатов, а покрытия со временем теряют свои уникальные свойства.
Новая технология предлагает принципиально иной подход. Исследователи из Университета Кертина (CU) погружают обычное стекло в раствор органических соединений (диазониевые соли) и подвергают его воздействию ультразвуковых волн с частотой 24 кГц. Этот процесс создает микроскопические пузырьки, которые схлопываются, генерируя локальные всплески тепла и давления. В результате на поверхности стекла формируется устойчивый органический слой, придающий ему водоотталкивающие или положительные электрические свойства в зависимости от типа использованной соли.
Ведущий исследователь проекта Надим Дарвиш из Школы молекулярных наук и наук о жизни Калифорнийского университета, объясняет:
«Ультразвуковое воздействие вызывает химическую реакцию, которая формирует прочную молекулярную связь с поверхностью стекла. В отличие от традиционных покрытий, этот метод обеспечивает долговечность и устойчивость свойств материала».
Стекло, обработанное таким способом, может использоваться в различных областях. Водоотталкивающий эффект может найти применение в самоочищающихся фасадах небоскребов и автомобильных лобовых стеклах. Более того, такие поверхности способны бороться с определенными видами бактерий и грибков, привлекаемых гидрофобными материалами. Например, стекло успешно показало свою эффективность против кишечной палочки, что открывает новые возможности для использования в системах очистки воды.
Еще одно интересное свойство — способность удерживать дрожжи вида Saccharomyces cerevisiae, широко используемые в процессе пивоварения. Это может улучшить контроль над процессом брожения и повысить качество конечного продукта. Кроме того, положительно заряженное стекло способно накапливать микроводоросли Chlorella vulgaris, что важно для производства биотоплива.
Исследование демонстрирует универсальность предложенного метода, который подходит для любого типа стекла и может быть реализован в условиях обычной лаборатории с минимальным оборудованием.
Источник: esoreiter.ru
