Команда исследователей из США и Японии разработала мембрану из нанопроволоки, обладающую способностью впитывать большие количества органических жидкостей и при этом не впитывать воду. Работа ученых опубликована в журнале Nature Nanotechnology.
Мембрана толщиной 50 микрометров способна впитывать объем органических жидкостей, вес которых в 20 раз превышает вес самой мембраны. Такие свойства нового материала позволят использовать его для очистки воды от разливов нефти. Обычно для этого применяют натуральные или синтетические абсорбенты.
Натуральные абсорбирующие материалы впитывают объем нефти, вес которой превышает вес самого материала от трех до пятнадцати раз. У синтетических материалов этот показатель приближается к 70. Однако и те и другие абсорбенты наряду с нефтью впитывают воду. Новый материал является чрезвычайно гидрофобным, то есть он отталкивает от себя воду. По словам руководителя исследования, профессора Массачусетсткого технологического института Франческо Стеллаччи, новый материал можно положить в воду на месяц и вынуть совершенно сухим.
Еще одним достоинством разработанной учеными мембраны является ее устойчивость к высоким температурам. Материал можно безопасно нагревать до 600 градусов по Цельсию. В таких условиях органические вещества разлагаются, что позволяет многократно использовать мембрану для очистки воды от нефтяных пятен.
Мембрана представляет собой сеть из нанопроволоки, сделанной из оксида марганца. Толщина отдельных нитей не превышает 20 микрон. Для производства мембраны ученые применяли технологию, используемую в бумажной промышленности: получали суспензию нанопроволоки, а затем высушивали ее на подложке.
Один из "секретов" мембраны, объясняющий ее необычные свойства, заключается в том, что вся ее поверхность пронизана огромным количеством пор диаметром около десяти нанометров. Благодаря им жидкости проникают внутрь мембраны. Для того чтобы предотвратить поглощение воды, ученые покрыли поверхность мембраны силиконовым материалом. В итоге вода скатывается с мембраны, а органические жидкости поглощаются благодаря порам. Причем скорость поглощения близких по составу жидкостей отличается. Таким образом, новый материал можно использовать для очистки органических смесей.
Для тестирования свойств нового материала исследователи изготавливали квадраты размером 27 на 27 сантиметров. Однако Стеллачи уверяет, что теоретически можно изготовить мембраны большего размера. Производство нового материала довольно дешево, что в перспективе позволит широко использовать его в промышленности.