Российские ученые создали «умный» материал из полиэтилена и наночастиц
Ученые из МГУ и МИФИ разработали материал из пористого полиэтилена и наночастиц. Благодаря прочности, флуоресцентным свойствам и термостабильности новый композит можно применять в фотонике и альтернативной энергетике.
Гибридный материал состоит из обычного промышленного пористого полиэтилена и квантовых точек на основе селенида кадмия, покрытых сульфидом цинка. Квантовые точки — это наночастицы размером от одного до нескольких десятков нанометров. На острие самой тонкой швейной иглы может поместиться больше 8 млн квантовых точек. Чтобы создать новые материал, исследователи заполнили пористую полиэтиленовую пленку раствором квантовых точек, после чего удалили растворитель из пленки, сохранив в ней квантовые точки.
На последнем этапе ученые «запечатали» наночастицы в пористой структуре полиэтилена с помощью фотополимеризации. В результате получился прозрачный материал, сохраняющий оптические свойства квантовых точек. Облучение его синим светом вызывает флуоресценцию в желтой области спектрального диапазона.
139539
На основе полученного материала исследователи планируют разработать композиты, излучающие свет с заданной поляризацией, а также создать систему лазерной генерации света. Вместе с фотоуправляемыми ЖК-полимерами, над синтезом которых коллектив также активно работает, такие системы могут стать основой для управляемых светом робототехнических устройств, командных поверхностей, новых технологий защиты ценных бумаг и записи оптической информации, сообщает пресс-служба МГУ.
«Полученный нами композитный материал обладает, с одной стороны, флуоресцентными свойствами квантовых точек, с другой стороны — механическими свойствами полиэтилена. Он прозрачен в видимой области спектра, устойчив к высокой температуре, сохраняет оптические свойства при механических нагрузках, — рассказывает руководитель проекта, заведующий лабораторией химического факультета МГУ Валерий Шибаев. — При этом неорганические частицы составляют более 18% веса пленки и надежно „запаяны“ внутри полимера. Композит может найти применение для преобразования высокоэнергетического УФ-излучения в свет видимого диапазона, что важно для задач современной энергетики. Например, в солнечных батареях такой композит повысит КПД и увеличит срок их службы».
Результаты работы опубликованы в журнале Polymer International.
Электронно-микроскопическая фотография исходной пористой пленки полиэтилена; схема ориентированных пор в полимерной пленке; строение микропоры, заполненной квантовыми точками и сшитой полимерной сеткой; спектр флуоресценции образца полимерного композита. Предоставлено пресс-службой МГУ