27 октября 2021, среда, 19:13
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.ДзенОдноклассники

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Пористые наночастицы хитозана помогут в создании «умных жидкостей»

N.M.Kuznetsov/Carbohydrate Polymers

Сотрудники лаборатории полимерных материалов Курчатовского института создали принципиально новый наполнитель для электрореологических жидкостей. Суспензия на основе полидиметилсилоксана и пористых наночастиц хитозана оказалась способна переходить из жидкого состояния в твердое под действием электрического поля. У подобных «умных жидкостей» множество применений: амортизаторы, «мышцы» роботов, клапаны, различные устройства для виброзащиты. Работа опубликована в журнале Carbohydrate Polymers.

Возможность создания таких жидкостей была открыта еще в 1947 году американцем Уиллисом Уинслоу. Он обнаружил, что если смешать диэлектрическую жидкость (например, масло) с измельченным наполнителем, то данная смесь становится гелем при пропускании электрического тока и ведет себя как жидкость при его отсутствии. Под действием электрического поля частицы наполнителя поляризуются и образуют структуры, влияющие на характеристики смеси. Меняя наполнитель — в этой роли может выступать множество веществ, от фуллеренов до муки и крахмала, — варьируя размер его частиц и, что немаловажно, структуру, можно влиять на поведение электрореологических жидкостей.

Авторы нынешнего исследования предложили использовать высокопористые частицы хитозана в качестве наполнителя. Для получения частиц полимер растворяли в уксусной кислоте и распыляли над жидким азотом, замороженные капельки переносили в емкость, охлажденную до –24 °С, после чего капли подвергали сублимационной сушке. В результате образовались высокопористые округлые частицы, структура которых внешне несколько напоминает шарики из сухих завтраков.

«Формирование пористой структуры происходит за счет кристаллизации растворителя в процессе заморозки. После сушки остается исключительно полимерный каркас, прочность которого также можно изменять за счет концентрации полимера в исходном растворе», — рассказал один из авторов работы, научный сотрудник отдела нанобиоматериалов и структур НИЦ «Курчатовский институт» Юрий Загоскин.

В качестве основы для электрореологической жидкости использовали низкомолекулярный полимер полидиметилсилоксан. Благодаря высокой пористости, смесь проявляла электрореологические свойства при крайне низких концентрациях наполнителя. Помимо экономической выгоды, низкое содержание частиц приводит к более контрастному изменению свойств: без электрического поля жидкость имеет низкую вязкость, а при воздействии переходит в «твердое» состояние.

«Высокая пористость позволяет молекулам среды проникать внутрь частиц. Таким образом, наполнитель работает как фрагмент заранее сформированной сетки по сравнению с традиционными наполнителями, состоящими из индивидуальных частиц», — пояснил один из авторов работы, научный сотрудник отдела нанобиоматериалов и структур НИЦ «Курчатовский институт» Никита Кузнецов.

Также структура наполнителя оказалась эффективна и в борьбе с «ахиллесовой пятой» электрореологических жидкостей — осаждением. Смесь оставалась стабильной на протяжении не менее месяца. Кроме того, высокопористая структура частиц хитозана открывает возможности для их дальнейшей модификации: например, в порах могут быть размещены ионы металлов или полярные молекулы, влияющие на диэлектрические характеристики наполнителя, что приведет к еще более высокой электрореологической активности.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ МФТИ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность антропогенез археология архитектура астероиды астронавты астрофизика бактерии бедность библиотеки биоинформатика биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги виноделие вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты клад климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос кошки культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы малярия мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеоклиматология палеолит палеонтология память папирусы паразиты пауки перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы путешествие пчелы ракета растения реки религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники средневековье старение старообрядцы стартапы статистика табак такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экзопланеты экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Алексей Ананьев Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад Солнечная система альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения когнитивные науки компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология культурные растения междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция темная материя физическая антропология финансовый рынок черные дыры шнобелевская премия эволюция эволюция звезд эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество Европейская южная обсерватория жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2021.