Исследовательская группа из Австралии разработала новый метод обработки стекла, который не требует использования агрессивных химических веществ. Этот подход может найти применение в создании самоочищающихся лобовых стёкол, антимикробных поверхностей и даже улучшить процессы пивоварения.
Новый метод обработки стекла
Для придания стеклу особых свойств, например гидрофобности (водоотталкивающего эффекта), обычно используются два метода: химическая обработка с применением силанизации или покрытие полимерными составами. Однако оба этих способа требуют использования токсичных веществ, а полимерные покрытия со временем теряют свои свойства.
Австралийские учёные из Университета Кёртина (Curtin University) предложили альтернативный метод. Он основан на ультразвуковом воздействии, которое изменяет структуру стекла на молекулярном уровне без добавления каких-либо дополнительных химикатов. В результате материал приобретает способность отталкивать воду или получать положительный электрический заряд.
Как это работает?
В ходе эксперимента исследователи погрузили обычное стекло в безопасный раствор диазониевых солей, после чего обработали его ультразвуковыми волнами частотой 24 кГц. Это вызвало появление микроскопических пузырьков, которые быстро схлопывались, создавая локальные вспышки тепла и давления. Как объясняет ведущий автор исследования Надим Дарвиш из Школы молекулярных и биологических наук Университета Кёртина, такие условия инициируют химическую реакцию, образующую устойчивый органический слой на поверхности стекла. В отличие от традиционных покрытий, этот слой формирует прочную химическую связь, что делает его долговечным и экологически безопасным.
Возможные сферы применения
Созданное таким образом гидрофобное стекло может использоваться в производстве самоочищающихся окон и автомобильных стёкол. Однако учёные также обнаружили его потенциальные биотехнологические преимущества. Гидрофобные поверхности привлекают определённые виды бактерий и грибов, что может быть использовано, например, в системах фильтрации воды. Эксперименты показали, что такое стекло эффективно захватывает бактерии E. coli, а значит, может применяться в системах очистки питьевой воды.
Кроме того, обработанное стекло продемонстрировало способность адсорбировать дрожжевые грибы Saccharomyces cerevisiae, широко используемые в пивоварении и хлебопечении. Это открывает перспективы для создания более эффективных систем контроля брожения, что потенциально может улучшить качество и вкус пива.
Помимо этого, учёные выяснили, что положительно заряженное стекло привлекает микроводоросли, такие как Chlorella vulgaris. Этот эффект можно использовать в производстве биотоплива, где накопление таких микроорганизмов является важным этапом процесса.
Исследователи отмечают, что их метод можно применять к любому типу стекла в стандартных лабораторных условиях. Полученные результаты опубликованы в журнале Advanced Functional Materials.
