В МИСИС создана ткань 3-в-1: антибактериальная, водоотталкивающая и самоочищающаяся
С помощью новой технологии, предложенной исследователями НИТУ МИСИС, обычные хлопковые ткани можно превратить в материал, который уничтожает бактерии, отталкивает загрязнения и самоочищается под действием солнечного света. Нанесённое покрытие показало высокую эффективность против опасных штаммов бактерий и при этом полностью биосовместимо: оно не вызывает раздражения или воспаления кожи. В перспективе из материала можно будет создавать медицинскую форму, спортивную одежду и бытовой текстиль.
Ранее учёные уже придавали тканям либо антибактериальные, либо водоотталкивающие свойства. Однако так, чтобы всё это работало вместе, сохраняло свои свойства в течение продолжительного времени и было полностью безопасно для человека — нет. Исследователям НИТУ МИСИС это удалось впервые.
Данного результата удалось добиться за счет включения в ткань гибридных наночастиц на основе нитрида бора и оксида цинка. Для того, чтобы наночастицы лучше распределялись по поверхности волокон ткани и крепко с ней связывались, их предварительно обрабатывали соединением диэтилентриамином (ДЭТА), так образовывались аминогруппы на поверхности частиц. Благодаря этому они смогли сформировать водородные связи с целлюлозой, которая является основным компонентом хлопка, таким образом обеспечивая стабильность полученных материалов
«Нанотекстильные материалы широко распространены, тем не менее основной проблемой таких материалов остается потеря их функциональности при использовании, — говорит Елизавета Пермякова, младший научный сотрудник научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС. — Ранее нами была разработана технология с использованием ДЭТА, которая позволяла сохранить более 50% частиц на поверхности даже спустя 40 стирок. Тем не менее, ткань все равно потеряла свои уникальные характеристики, поскольку моющие средства содержат большое количество поверхностно-активных веществ, которые обволакивают частицы, тем самым мешая им выполнять свои функции. Целью данной работы было получение материалов, которые обладая антибактериальной активностью и гидрофобностью, способны очищаться от загрязнений альтернативным путем, а именно под действием солнечного света, что и было успешно достигнуто за счет включения фотокаталитических частиц ZnO. При этом было показано, что ткани полностью безопасны и не вызывают раздражения при контакте с кожей в течение 24 часов».
Оксид цинка дозированно высвобождает антибактериальные ионы на поверхности ткани, не проникая в кожу, благодаря чему материал не вызывает раздражения и безопасен для длительного ношения.
Покрытие обладает высокой водо- и грязеотталкивающей способностью. Угол контакта с водой составляет 145°, поэтому она не впитывается, а собирается в капли и скатывается с поверхности, унося с собой частицы пыли и грязи. После 24 часов в жидкости ткань сохраняет до 92,6% покрытия, тогда как немодифицированный аналог теряет более трети частиц. Подробные результаты — в научном журнале Applied Surface Science (Q1).
«Главная особенность — сочетание антибактериального эффекта со светоактивным очищением. Под воздействием ультрафиолета нанопокрытие на основе оксида цинка запускает химическую реакцию, разлагающую органические загрязнения: компоненты пота, пятен пищи или напитков. Таким образом, ткань не только отталкивает загрязнения, но и разрушает те из них, которые остались на поверхности», — отметил д.ф.-м.н. Дмитрий Штанский, директор научно-исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС.
Работа выполнена при поддержке гранта Российского научного фонда (проект № 25-19-00458), а также в рамках реализации стратегического технологического проекта НИТУ МИСИС «Биомедицинская инженерия и биоматериалы» по программе Минобрнауки России «Приоритет-2030».
Фото: пресс-служба МИСИС
Об Университете
Университет МИСИС — ведущий вуз в области создания, внедрения и применения новых технологий и материалов. Первым в России получил статус «Национальный исследовательский технологический университет». Входит в ТОП-5 лучших вузов страны по версии Round University Rankings и в топ-10 согласно рейтингам Times Higher Education (THE) и Interfax. В составе: 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом; 48 исследовательских лабораторий и инжиниринговых центров. Основные направления: создание инновационных материалов для микроэлектроники, космоса, ядерной и солнечной энергетики и др.; металлургия; аддитивное производство; горное дело; биоинженерия; ИТ и машинное обучение; квантовые технологии и коммуникации; инжиниринг; промышленный дизайн; технологическое искусство; экономика и инноватика. Университет занимает лидерские позиции в госпрограмме Минобрнауки России «Приоритет-2030» и федеральном проекте «Передовые инженерные школы». Является участником пилотного проекта по совершенствованию системы высшего образования.
