Покрытие из наночастиц кремнезема делает оргстекло прочнее

Источник: 909.md

Полиметилметакрилат (ПММА) часто используется как заменитель стекла. Этот полимер (известный как акрил и оргстекло) значительно легче обычного стекла. Но у него есть серьезный недостаток — он недостаточно прочный. Изделия из оргстекла легко деформируются и покрываются царапинами. Ученые уже пытались создать композиты, вводя в акрил мельчайшие частицы кремнезема (диоксида кремния). Специалисты Массачусетского технологического института решили пойти дальше. Они провели исследование и выяснили, каким образом наночастицы кремнезема, нанесенные на поверхность акрила, взаимодействуют с полимером.

Выбор в пользу диоксида кремния не случаен — кристаллы этого вещества прозрачны. Но обычно крупинки кремнезема, величина которых составляет от 10 до 20 нм, образуют на поверхности акрила хаотичные скопления. Чтобы преодолеть это затруднение, специалисты МИТ обработали кремнезем с помощью специальных функциональных молекул. В результате химический состав поверхности частиц изменился, и появилась возможность равномерного их распределения. Ученые нанесли на акриловое основание слой диоксида кремния, затем нагрели полимер до размягчения. С помощью атомно-силового микроскопа они наблюдали, как крупинки кремнезема медленно погружаются в оргстекла.

Анализ динамики этого процесса проводился впервые. Исследование позволило определить, с какой скоростью и при какой температуре диоксид кремния тонет в полимере, и как эти вещества взаимодействуют друг с другом. На основе этих данных ученые определили параметры (состав и плотность частиц) оптимального покрытия, способного укрепить поверхность ПММА. Ученые МИТ уверены, что новая технология будет широко применяться во многих областях. Во-первых, можно будет делать более легкие и прочные окна. А во-вторых, можно создать покрытие в виде спрея — для защиты от царапин любых поверхностей, от автомобилей до мобильных телефонов.