gh НЕ ПРОСТО КРАСКА, ИЛИ НАНОВОЛОКНА НЕ ДЛЯ ТКАНИ

Исключительно полезную во многих отношениях «краску» разработали российские физики. Это полимерные покрытия на основе полистирольного латекса, обладающие электропроводностью и способные поглощать СВЧ-излучение. Необычные свойства, казалось б, традиционной «водоэмульсионке» придает добавка строго определенного количества углеродных нановолокон. О своей разработке авторы рассказали коллегам на недавно прошедшей в Санкт-Петербурге 8-й международной конференции «Фуллерены и атомные нанокластеры».

Ценный «наполнитель» уже практически в полупромышленных масштабах делают в Тамбовском государственном техническом университете, сотрудники которого разработали технологию синтеза углеродных волокон диаметром около 30-50 нм и длиной до микрона. В самых общих чертах синтез основан на пиролизе метана в присутствии металлических катализаторов: при сильном нагревании без доступа воздуха метан разлагается, и на подложке, в состав которой входит катализатор, вырастают длинные тонкие нити из атомов углерода. Хотя сама по себе эта технология – предмет отдельного исследования, стоит сказать, что условия процесса позволяют регулировать структуру и свойства получаемых нановолокон.

Добавляя такие нановолокна в полимерную фазу «краски», представляющей собой эмульсию полимера в воде, стабилизированную различными ПАВами, ученые из двух питерских академических институтов – Физтеха им. А.Ф. Иоффе и Института высокомолекулярных соединений, исследовали свойства отдельных капель и слоев покрытия, получающегося на поверхности самых разнообразных подложек (металлы, стекло, дерево и т.д.) после того, как вода полностью испарялась (покрытие высыхало). Оказалось, например, что покрытие получается очень ровным, гомогенным и хорошо удерживается на поверхности в очень широком интервале концентраций нановолокна. В то же время на гибкость и эластичность покрытия эта концентрация влияет весьма существенно, причем переход происходит не плавно, а довольно драматично – превышение некоторой критической концентрации приводит к тому, что покрытие, по свойствам напоминающее резину, вдруг становится твердым и хрупким.

Впрочем, вовсе не гибкость и даже не прочность нового покрытия делает его чрезвычайно перспективным для самых разных отраслей человеческой деятельности. Во-первых, углеродные нановолокна, по структуре родственные графиту, сообщают покрытию некоторую электропроводность. В перспективе, например, можно представить себе комнату, выкрашенную такой латексной краской. Тонкий ее слой в принципе может позволить сделать стены комнаты теплыми – разумеется, при полной безопасности, по аналогии с плоскими электрообогревателями. Между прочим, такое покрытие будет еще и «экологически чистым», ведь его основа - это водорастворимый латекс, а наполнитель – углерод.

Кроме того, как выяснили исследователи, слой «краски» толщиной меньше 1 мм позволяет существенно уменьшить интенсивность СВЧ-излучения. С одной стороны, это прекрасный вариант покрытия для всякого рода бытовых приборов – источников нежелательного СВЧ-излучения. А с другой – вариант антирадарного покрытия.

Наконец, из-за того, что в этих волокнах остается немного металлического катализатора, они обладают магнитной восприимчивостью. На вопрос о том, зачем это нужно, руководитель работы кандидат физико-математических наук лауреат Госпремии СССР Юрий Бирюлин ответил так: « Если покрытие высушивать в магнитном поле, возможно, удастся добиться определенной анизотропии электропроводности покрытия. А это позволяет надеяться на получение свойств, присущих магнитным экранам.

Пока ученые продолжают исследования. Многие фундаментальные вопросы, касающиеся управления структурой нановолокон и композитов на их основе, еще не решены, не все свойства изучены, механизмы не всех явлений полностью ясны. Впереди большая и очень увлекательная работа. Впрочем, область эта вообще очень интересная и привлекательная – недаром в научном коллективе много аспирантов и молодых сотрудников. Однако в перспективности направления, в том числе, совершенно прикладной, сомневаться не приходится. Классический пример практичности хорошей теории.

***