8 сентября 2021 года Обзор проведен Алексом Смитом

Исследователи из Университета Центральной Флориды разработали новый наноматериал, способный отталкивать воду и оставаться сухим даже при погружении под воду .

Это открытие может привести к разработке более эффективных водоотталкивающих поверхностей, топливных элементов и электронных датчиков для обнаружения токсинов. Исследование было опубликовано в журнале Advanced Materials.

Исследовательскую группу возглавлял Дебашис Чанда, профессор Технологического центра нанонауки UCF. Команда разработала новые супергидрофобные пленки и покрытия с использованием наноматериалов. Чанда был вдохновлен природой и эволюцией определенных растений и биологических видов.

Водоотталкивающие или гидрофобные свойства – это природный инструмент для защиты и самоочищения растений и животных от патогенов, таких как грибки, рост водорослей и накопление грязи. Мы опирались на структуру листа лотоса и синтезировали наноструктурированные материалы на основе молекулярных кристаллов фуллеренов .

Дебашис Чанда, профессор, Центр нанонаучных технологий, Университет Центральной Флориды

Фуллерены (C60 и C70) получают путем связывания молекул углерода, которые являются фундаментальным строительным блоком Вселенной. Углерод встречается в различных формах. В исключительных условиях 60 или 70 таких углеродных молекул могут объединиться, чтобы сформировать подобную клетке замкнутую структуру, известную как фуллерены. Эти клетки могут накладываться друг на друга, образуя высокие кристаллы, называемые фуллеритами.

Согласно Чанде, состояние суперводоотталкивающих свойств вызывается нанесением капли геля, полученного из фуллерита, на любую поверхность. Четкая каркасная структура геля не влияет на исходный обрабатываемый материал, что означает, что они сохраняют свои исключительные функциональные характеристики.

Это означает, что новую суперповерхность можно использовать для электрокатализа, расщепления воды, генерации водорода или бактериальной дезинфекции, что может быть произведено в жидких средах.

Например, новый гель облегчает электрокатализ расщепления, что может привести к более эффективным топливным элементам. Тот же гель может привести к созданию лучших акцепторов электронов, которые играют ключевую роль в разработке высокочувствительных детекторов и сенсоров токсичных газов. Есть большой потенциал. Это довольно интересно .

Дебашис Чанда, профессор, Технологический центр нанонауки, Университет Центральной Флориды

Большинство ранее наблюдаемых гидрофобных поверхностей были успешно сформированы путем создания микроскопических рисунков, включающих сложные процессы литографии или травления, которые не могут быть выполнены на всех поверхностях. Более того, все ранее разработанные гидрофобные поверхности не могут оставаться под водой более нескольких минут на определенной глубине воды.

Мы обнаружили, что пленки фуллерита проявляют исключительную водоотталкивающую способность независимо от направления потока воды и даже при непрерывном потоке воды над ними. Даже когда они находятся под водой на глубине 2 фута на несколько часов, пленки остаются сухими. Мы даже обнаружили, что они могут улавливать и накапливать газы под водой в форме пластронов – формы захваченных пузырьков, имитирующих чудодейственную щелочную муху из Калифорнийского озера Моно .

Дебашис Чанда, профессор, Центр нанонаучных технологий, Университет Центральной Флориды

Ринку Саран, научный сотрудник лаборатории Чанды и ведущий автор исследования, выражает свое восхищение потенциалом проекта.

Саран заявил: « Поскольку эти супергидрофобные поверхности создаются очень легким и легким способом с использованием чистых углеродных фуллеренов, мы ожидаем, что они могут быть использованы во многих экспериментах и ​​реальных приложениях »

.

Другими соавторами являются Дэвид Фокс, докторант Технологического центра нанонауки, и профессор химии Лэй Чжай.

Чанда работает совместно в отделе UCF, в Центре нанонаучных технологий, на факультете физики и в Колледже оптики и фотоники. Чанда получил докторскую степень по фотонике в Университете Торонто и работал научным сотрудником в Иллинойском университете в Урбана-Шампейн до прихода в UCF в 2012 году.

Эта работа в Университете Центральной Флориды была поддержана грантом Национального научного фонда США и Программой выдающихся докторантов UCF (P3).

Ссылка на журнал:

Саран Р., и др. . (2021) Органические несмачиваемые супергидрофобные фуллеритовые пленки. Дополнительные материалы . doi.org/10.1002/adma.202102108.

Источник: https://www.ucf.edu/[19459007visible