211service.com
Drabužiai, kurie išsivalo patys
Monasho universiteto (Viktorija, Australija) mokslininkai surado būdą, kaip pluoštus padengti titano dioksido nanokristalais, kurie saulės šviesoje skaido maistą ir nešvarumus. Mokslininkai, vadovaujami organinio chemiko ir nanomedžiagų tyrinėtojo Walidas Daoudas , pagamino iš natūralių pluoštų, tokių kaip vilna, šilkas ir kanapės, kurie automatiškai pašalins maisto, nešvarumų ir net raudonojo vyno dėmes, kai bus veikiama saulės spindulių.
Dings vynas: Vilnos pluoštai turi būti chemiškai modifikuoti, kad gautų stabilią titano dioksido nanokristalų dangą, kuri saulės šviesoje skaido organines medžiagas. Raudonojo vyno dėmės nepalieka nepadengtų pluoštų net po 20 valandų (viršuje dešinėje); ant nemodifikuotų nanokristalais dengtų pluoštų matosi tam tikros dėmės (viduryje dešinėje). Chemiškai modifikuotuose pluoštuose dėmės beveik nebeliko dėl tvirtai pritvirtintų nanokristalų (apačioje dešinėje).
Daoudas ir jo kolegos padengia pluoštus plonu, nematomu titano dioksido nanodalelių sluoksniu. Titano dioksidas, naudojamas kremuose nuo saulės, dantų pastoje ir dažuose, yra stiprus fotokatalizatorius: esant ultravioletiniams spinduliams ir vandens garams, susidaro hidroksilo radikalai, kurie oksiduoja arba skaido organines medžiagas. Tačiau, sako Daoud, šie nanokristalai negali suskaidyti vilnos ir yra nekenksmingi odai. Be to, danga nekeičia audinio išvaizdos ir pojūčio.
Kai ką nors sudeginate, tai oksiduojate, sako Jeffrey Youngbloodas , Purdue universiteto medžiagų inžinerijos profesorius, kuriantis savaime išsivalančias medžiagas, kurios atstumia aliejų. Ši [titano dioksido danga] tiesiog degina organines medžiagas kambario temperatūroje, esant šviesai.
Titano dioksidas taip pat gali sunaikinti patogenus, tokius kaip bakterijos, esant saulės šviesai, suardydamas mikroorganizmų ląstelių sieneles. Dėl to savaime išsivalantys audiniai turėtų būti ypač naudingi ligoninėse ir kitose medicinos įstaigose. Daoud teigia, kad savaime išsivalanti savybė taps standartine būsimų tekstilės gaminių ir kitų dažniausiai naudojamų medžiagų savybe siekiant palaikyti higieną ir užkirsti kelią patogeninės infekcijos plitimui, ypač dėl to, kad patogeniniai mikroorganizmai ant tekstilės paviršių gali išgyventi iki trijų mėnesių.
Idėja naudoti titano dioksidą savaime išsivalančių paviršių gamybai nėra nauja. Titano dioksido miltelių dedama į dažus ir kaip skaidrią dangą (maždaug 10 nanometrų storio) ant stiklo, kad būtų pagaminti savaime išsivalantys langai.
Savaime išsivalančiai vilnai gaminti Daoudas ir jo kolegos naudoja titano dioksido nanokristalus, kurių dydis yra nuo keturių iki penkių nanometrų. Anksčiau mokslininkai gamindavo savaime išsivalančią medvilnę, padengdami ją šiais nanokristalais. Tačiau dengti vilną, šilką ir kanapes pasirodė sunkiau. Šie pluoštai yra pagaminti iš baltymo, vadinamo keratinu, kurio paviršiuje nėra jokių reaktyvių cheminių grupių, kurios galėtų jungtis su titano dioksidu.
Tyrėjai chemiškai modifikuoja vilnos pluošto paviršių, pridedant cheminių grupių, vadinamų karboksilo grupėmis, kurios stipriai pritraukia titano dioksidą. Tada jie panardina pluoštus į titano dioksido nanokristalų tirpalą. Tyrėjai apibūdino šį procesą dokumente, kuris neseniai pasirodė internete žurnale Medžiagų chemija .
Straipsnyje tyrėjai parodo, kaip medžiaga atlaiko raudonojo vyno dėmes, kurias labai sunku pašalinti. Titano dioksidu padengta vilna beveik nerodo raudonos dėmės požymių po 20 valandų buvimo imituojamoje saulės šviesoje, o neapdorota vilna išlieka ryškiai dėmėta. Kitos dėmės išnyksta greičiau: kavos dėmės išnyksta per dvi valandas, o mėlyno rašalo dėmės – per septyniolika valandų.
Anksčiau buvo sukurtos įvairių tipų savaime išsivalančios medžiagos, kuriose yra nanodalelių. Šiuo metu rinkoje esantys dėmes atstumiantys audiniai ir dažai paprastai turi nanodalelių arba nanopluošto dangą, dėl kurios skysčio lašai nuslysta, o ne įsigeria į medžiagą. Skysčio lašai su savimi pasiima smulkias nešvarumų daleles.
Daugiau medžiagos yra tyrimo etape. Tai apima mikrostruktūrines, į tefloną panašias medžiagas, kurios atmuša aliejų nuo paviršiaus. (Žr. daugiau nykščių atspaudų.) Purdue's Youngblood pagamino medžiagą, kuri keičia savo struktūrą priklausomai nuo to, ar ji liečiasi su aliejumi ar vandeniu, todėl vanduo pasiskirsto į ploną plėvelę, o aliejus susikaupia, kad nutekėtų arba lengvai pasišalintų. nuvalytas vandeniu. (Žr. Savaiminis išsivalymas, priekiniai stiklai be rūko.)
Visos šios medžiagos yra sukurtos taip, kad paviršius būtų atstumiantis aliejų arba vandenį, sako Youngblood. Tai koncepcija, kuri visiškai skiriasi nuo naujosios titano dioksido dangos. Mes kontroliuojame drėkinimą ir paviršiaus sąveiką, sako jis. Kita vertus, titano dioksido dangos ardo organines medžiagas. Tai neturi nieko bendra su paviršiaus drėkinamumu. Čia jūs nepašalinate to, kas yra paviršiuje: jūs jį sudeginate.
Kiekvienas iš šių savaime išsivalančių medžiagų gamybos būdų turi savo apribojimų. Superhidrofobinės medžiagos, kurios atstumia vandenį, paprastai gerai pašalina nešvarumų daleles, tačiau blogai susidoroja su aliejais, sako Youngblood. Medžiagos, kurios atstumia aliejų, pavyzdžiui, jo sukurta, gali neveikti su tam tikromis alyvos rūšimis. Kita vertus, titano dioksidu dengtos medžiagos neveiks, nebent jos valandų valandas bus veikiamos saulės spindulių.
Saulės šviesos reikalavimas nesutrukdė technologijai sulaukti komercinio susidomėjimo. Keletas vilnos gamintojų pasiūlė, kad jie norėtų įvertinti technologiją, sako Daoud. Jis tikisi, kad savaime išsivalančios vilnos rinkoje pasirodys per dvejus metus, kai bus atlikta pakankamai laboratorinių ir pramoninių bandymų.