Новости химической науки > Осмос помогает создавать нанопористые материалы

Исследователи из Великобритании разработали новый метод получения нанопористых материалов. Новый метод, основанный на осмотическом удалении примесных компонентов из материала, позволяет облегчить производство нанопористых материалов, находящих применение, например, для фильтрования.

Расширение смеси уксусной кислоты с полиметилметакрилатом позволяет получить полистирол с нанопористой структурой. (Рисунок из Nat. Mater., 2011, DOI: 10.1038/nmat3179)

Практическое применение нанопористых материалов во многих областях становится все более актуальным. Значительная площадь их внутренней поверхности делает нанопористые системы идеальными кандидатами для их использования в катализе, фотонных технологиях и фильтровании воды. Однако внедрение нанопористых систем в практику зачастую ограничивается сложностями, связанными с их производством. Как правило, существующие методы синтеза нанопор заключаются в том, что один из компонентов, создающий пористую систему в образце, должен быть удален, однако не всегда удается добиться его исчерпывающего удаления.

Исан Сиванья (Easan Sivaniah) из Кембриджа разработала метод получения нанопористых материалов, не требующий удаления такого вспомогательного компонента. Для демонстрации возможностей нового метода исследователи использовали полистирол, заполненный микросферами полиметилметакрилата, после чего облучали композит ультрафиолетом, и полиметилметакрилат разрушался до отдельных олигомеров и мономеров, образовывая небольшие домены в пористой структуры.

На следующем, ключевом этапе, исследователи увлажнили материал уксусной кислотой, которая может растворять олигомеры полиметилметакрилата. Хотя уксусная кислота неспособна достичь полиметилметакрилата, расположенного в глубине композитного материала, ее скорость диффузии по порам может быть увеличена с помощью осмоса, который позволяет уксусной кислоте постепенно вступать в соприкосновение с продуктами фотолиза полиметилметакрилата. В ряде случаев может происходить коллективный осмотический шок – олигомерные цепочки полиметилметакрилата набухают в уксусной кислоте, увеличиваются в объеме и прорываются через полистирольные стенки, образуя нанопоры. отмечает, что оптимизация этого метода может привести к созданию непрерывного промышленного процесса крупномасштабного получения наноструктур.

Исследователи из Кембриджа продемонстрировали, что полученные с помощью нового метода полистирольные наноструктуры могут применяться и в качестве фильтров воды, способных отделять от нее краситель, и в качестве одномерного фотонного кристалла.

Мартин Аттфилд (Martin Attfield), эксперт по нанопористым материалам из Университета Манчестера, отмечает, что исследователи из группы Сиванья разработали элегантный и инновационный способ применения осмотического шока. Образующиеся нанопористые материалы образуются из относительно недорогих исходных материалов, что, бесспорно, сыграет свою роль в промышленном производстве нанопористых материалов новых классов.

Источник: Nat. Mater., 2011, DOI: 10.1038/nmat3179

метки статьи: #нанотехнологии, #новые материалы, #супрамолекулярная химия, #физическая химия, #химическая технология, #химия полимеров