Розроблені нанофібри, які надають матеріалам колір без використання фарби

Китайські дослідники з Сучжоуського університету (Сужу Поунція в провінції Цзянсу) під керівництвом фізико-полімерного хіміка Ke-Quin Zhang змогли виготовити латексні нанофібри таким чином, що вони мали властивості «структурного кольору». При налаштуванні довжини волокон вчені досягали передачі різних кольорів. Якщо вони управляти, щоб надати ці волокна достатню міцність, то в подальшому можна буде виробляти різнобарвні тканини без використання барвників.

Фарбування тканин в сучасному легкому виробництві вимагає великої кількості пігментів. Залежно від кольору пігмент може бути дорогою. Фарбування споживає багато води і енергії, а відходи і відходи можуть забруднювати навколишнє середовище.

Ефект структурного кольору, або «щімохрому», дає видимий колір до поверхонь, які не мають реального пігменту. У зв'язку з мікроскопічними особливостями структури поверхні, світла, відображеними з них, піддається інтерференції, в результаті чого він змінює свій колір. Цей ефект використовується в природних павичах, деяких птахів, метеликах і бджілках, і як вчені нещодавно з'ясували, частково хамелінах.



Ке-Шейн Чжан хоче використовувати той же ефект для створення волокон. Він і його колеги почали синтезувати наночастинки одного розміру з синтетичних латексів на основі полістиролу (P(St-MMA-AA)). Наносфери, отримані з цього матеріалу, були введені в розчин (PVC), і отримана в'язка рідина була прийнята з шприцом.

Потім за допомогою «електрика» процесу, в якому електричний заряд витягує нанорозмірні волокна з рідини, вчені створили невеликі килими, які потім промивають і висушують. Миття змивається залишками ПВХ, а очі вчених з'явилися барвисті килими, що складаються з волокон щільно упакованих наносфер.

Колір матів залежить від розміру наносфер. Їх розмір корелює з довжиною хвилі світла, тому набір ідентичних сфер відображає тільки світло з певною довжиною хвилі, що дає майже чистий колір. Сфери 220 нм дають зелені волокна, 246 нм - червоний, 280 нм - фіолетовий.

Однак реальний колір не виявився чистою через розсіювання Мі - розсіювання світла сферичною частинкою (названий після німецького фізика Густав Мі, який вирішив цю проблему в 1908). Якщо ви упакуєте нанофібри в гладких скляних трубках, вони утворюють геометрично більш регулярні конструкції і паразитичне розсіювання зменшується.

Але основна проблема залишається механічною стійкістю – волокна, отримані таким чином, діаметром 1,3 мкм, недостатньо міцні, щоб бути використані в одязі. Коли вчені досягають успіху у створенні волокон достатньої міцності, їх волокна безсумнівно знайде застосування в різних галузях промисловості.

Джерело: geektimes.ru/post/252634/