Исследователи под руководством команды из Университета Ватерлоо разработали способ создания крошечных капель одной жидкости внутри другой без их смешивания.
Суть метода
Этот метод, известный как создание капель-шаблонов, позволяет создавать новый класс мягких материалов на основе наночастиц, которые могут быть использованы для улавливания углерода и очистки сточных вод. Работа опубликована в журнале Materials Horizons.
Процесс включает в себя сборку и фиксацию наночастиц на поверхности капли на водной основе, образуя прочную внешнюю оболочку, которая сохраняет каждую каплю неповреждённой и отличной. Эти покрытые капли могут быть заполнены широким спектром наночастиц и высушены для формирования лёгких, пористых аэрогелевых шариков.
«Этот метод позволяет исследователям создавать гибридные аэрогели, заполняя каждую каплю или шарик специфическими наноматериалами для различных целевых применений», — сказал доктор Милад Камкар, профессор кафедры химической инженерии в Ватерлоо.
«Исследователи теперь могут контролировать не только состав, но и расположение каждой капли в жидкости, по сути, делая капли и полученные мягкие материалы и аэрогели программируемыми», — добавил он.
Потенциальные применения
Камкар добавил, что процесс создания капель-шаблонов может оказать значительное влияние на очистку сточных вод. Аэрогелевые шарики могут быть загружены различными наночастицами, каждая из которых нацелена на определённые загрязнители, и стратегически размещены в колонне для оптимизации очистки при прохождении сточных вод через неё.
В борьбе с изменением климата аэрогелевые шарики могут быть наполнены металлоорганическими каркасами и другими функциональными материалами для улавливания углекислого газа из воздуха. Потенциальные применения также включают датчики, электронику и аэрокосмическую промышленность.
«Этот метод позволяет исследователям создавать слоистые, градиентные или смешанные аэрогели, открывая новые возможности для проектирования многофункциональных материалов», — сказал Камкар, который также является директором лаборатории мультимасштабного проектирования материалов. «Учёные теперь могут контролировать точное расположение компонентов и наноматериалов».
Ещё одним потенциальным применением создания капель-шаблонов является защита от электромагнитных волн, которые могут создавать помехи для чувствительного оборудования. Аэрогелевые шарики, наполненные магнитными и проводящими наноматериалами, могут быть стратегически размещены в зданиях, таких как больницы, для защиты пациентов и оборудования от электромагнитных помех.
«В современном мире мы постоянно окружены электромагнитными волнами от электроники, таких как сотовые телефоны, ноутбуки и Wi-Fi, которые могут негативно влиять на работу чувствительного оборудования», — сказал Камкар.
«Эти волны также могут вызывать серьёзные проблемы со здоровьем, такие как рак. Удаление этого невидимого загрязнения из окружающей среды является сложной задачей, и эти аэрогелевые шарики могут помочь решить её», — заключил он.
Предоставлено Университетом Ватерлоо.