Новое исследование Университета штата Нью-Йорк в Бингемтоне может привести к созданию более экологичных красок и покрытий.
В римской мифологии у бога Януса было два лица, поэтому он мог ясно видеть прошлое и будущее. Частицы Януса имеют аналогичную двойную природу, потому что сконструированы так, чтобы иметь две поверхности, каждая из которых имеет различные физические свойства. С одной стороны частица Януса имеет гидрофильную (притягиваемую водой) поверхность, а с другой гидрофобную (с водоотталкивающим агентом).
До недавнего времени частицы Януса нельзя было производить в больших количествах, и их коммерческое применение оставалось неясным. Совместное исследование Университета штата Нью-Йорк в Бингемтоне и Университета штата Айова, показывает, что наночастицы могут стать ключом к созданию более экологичных красок и покрытий.
Синь Юн, доцент кафедры машиностроения объединился с Шань Цзяном, доцентом кафедры материаловедения и инженерии и Чунхуэй Сяном, доцентом кафедры производства одежды, мероприятий и гостиничного менеджмента. Их совместное исследование было опубликовано в качестве ведущего в августовском выпуске журнала Materials Horizons.
«Предыдущие исследования в значительной степени были сосредоточены на структурах, образованных этими частицами в очень маленьком масштабе, потому что их поверхности обладают уникальными свойствами», – рассказывает Йонг. «В этом исследовании мы пытаемся использовать эти частицы для улучшения характеристик красок и покрытий, о чем никто раньше не думал».
Когда речь заходит о покраске стены в доме или квартире, требуется придерживаться одной из признанных техник. Нужно нанести слой грунтовки, а затем слой краски. В результате требуется в два раза больше времени. Краски могут смешиваться с растворителями, но они опасны для здоровья, а пары могут доставить немало проблем в помещениях с плохой вентиляцией. Можно использовать краски на водной основе, но многие из них все еще содержат растворители и могут быть не такими стойкими.
Производители электроники, мебели и многих других продуктов сталкиваются с таким же выбором. Им приходится выбирать то, что лучше подойдет под конкретный случай.
Ученые смешали гидрофильные и гидрофобные частицы Януса с коммерческими красками, а затем покрасили поверхности, чтобы посмотреть, как частицы будут реагировать.
В результате гидрофильная сторона, ориентированная к поверхности, помогала краске прилипать лучше, а гидрофобная делала ее водоотталкивающей. Исследователи также обнаружили, что частицы распространяются и организовываются в слои самостоятельно быстрее и способами, которые не полностью соответствуют гипотезам.
«В настоящее время никакая теория не может быть использована для объяснения самораспределения частиц Януса», – рассказывает Цзян. «Тем не менее, необходимы дополнительные работы для изучения детального механизма частиц. Я надеюсь, что, полностью поняв принципы самораспределения частиц Януса, мы сможем разработать «умные» материалы следующего поколения, которые будут более безопасны для экологии и будут иметь лучшие свойства».
Команда считает, что частицы Януса могут оказаться полезными во многих других областях, включая косметику, трехмерную печать и составы лекарственных препаратов.