Самосборные нанощётки защитят ткань, металл и стекло от любых загрязнений

Одним из способов защитить разнообразные поверхности от загрязнений является покрытие их материалами, которые носят название "полимерные нанощётки" (polymer nanobrush). Название говорит само за себя, и по внешнему виду, разумеется, под микроскопом, получаемые структуры действительно напоминают щётки.

Принцип их действия основан на недопущении любых загрязнителей, будь то обычная пыль или микроорганизмы, к оседанию на поверхности. Эти материалы работают особенно эффективно, когда части какой-либо конструкции или механизма должны плотно прилегать друг к другу и при этом свободно двигаться без трения. По сути, они заменяют собой смазку.

Полимерные щётки уже были использованы при изготовлении линз для очков, днищ лодок, изделий медицинского назначения, искусственных суставов и многого другого. Кроме этого, описанная технология используется для защиты наночастиц и наноустройств.

До недавнего времени существовало два основных способа получения щетинок на полимерной основе, оба они напоминают по технологии выращивание газона. Первый предполагает "разбрасывание семян и ожидание всходов", второй можно сравнить с пересаживанием отдельных саженцев.

Конечно же, как и в любой новой технологии, в получении щетинок не всё всегда идёт гладко и инженерам хотелось бы добиться большей эффективности и контролируемости процесса. Именно этому посвятили свою работу Кристофер Ли (Christopher Li) из Университета Дрекселя и его команда.

Новый подход к выращиванию щетинок можно сравнить с раскатыванием готового дёрна. Он заключается в получении двухмерного листа из полимерных монокристаллов, который похож на двусторонний скотч. Когда такой лист закрепляется на подложке и кристаллы растворяются, на их месте как пружинки расправляются полимерные цепи, формирующие щетину "щётки".

В своей статье, опубликованной в журнале Nature Communications, авторы работы сообщают, что им удалось создать полимерные щётки с наибольшей на данный момент плотностью упаковки. Расстояние между щетинками в них не превышает одного нанометра.

"Эти поверхностно-функционализированные 2D-монокристаллы дают уникальную возможность для синтеза строго определённых по структуре полимерных щёток, — рассказывает доктор Ли в пресс-релизе университета. – Ключевым шагом в нашей методике является предварительное создание из полимеров полимерных монокристаллов, которые затем размещаются на подложке".

Ещё одним достижением Ли и его команды стало получение на поверхности материала полимерных петель. Такая форма гораздо прочнее, чем "щетинка" и конечный материал становится ещё более эффективным в своём действии.

Работа продолжается, и исследователи надеются, что их разработки окажут долгосрочное влияние на эту область исследований, а главное, смогут продлить жизнь многим устройствам с уникальной формой соединения деталей.