«Клейкая» вода может стать ключом к защищенным от обрастания поверхностям
Ученые выяснили, что заставляет воду приставать к определенным поверхностям. Это может помочь в борьбе с обрастаниями различных структур.
Команда специалистов из Университета Вуллонгонга определила ранее неясный фундаментальный механизм, подавляющий обрастание поверхностей, сообщает phys.org. Эффективная борьба с этим процессом может уменьшить колонизацию структур организмами, вроде бактерий, разрушающих или загрязняющих продукт. Их воздействие увеличивает стоимость ремонта и обслуживания систем. Сложность заключается и в создании дешевых и простых в изготовлении покрытий, которые можно было бы производить в больших количествах и наносить на широкий спектр поверхностей.
В исследовании, представленном в ACS Nano, ученые использовали коллоидный кремний. Продукт, представляющий собой мелкие стеклянные шарики, добавляется в раствор и смешивается с другими материалами, вроде полимеров. Дополнительно его можно использовать для модификации способности привлекать или «приклеивать» воду. Поверхностная химия коллоидного кремния позволяет частицам скрепляться друг с другом, формируя стабильное покрытие. Одновременно они взаимодействуют с водой, мешая микроорганизмам приклеиваться и размножаться.
«Мы выяснили, что эти структуры имеют широкий спектр свойств, препятствующих обрастанию. Так, они предотвращают поглощение белков, прикрепление и размножение бактерий и других микроорганизмов, — сказал доктор Пол Молино, один из авторов. — Они могут стать простым и практичным решением для производства защитных покрытий для медицинских устройств и промышленного оборудования».
Для понимания механизма исследователи использовали атомно-силовую микроскопию для получения изображений отдельных частиц на поверхности. Так они определили структуру слоев и принцип их соединения. Совместная работа с группой профессора Ирэн Яровской из Мельбурнского королевского технологического института предсказала похожие результаты при использовании молекулярных динамических симуляций.
По словам лидера проекта, профессора Майкла Хиггинса, вместо упорядоченной сети молекул на поверхности, они обнаружили движущийся слой воды. Микроорганизмам, вроде бактерий, нужны еда, жидкость и стабильная основа для роста. Как и песок в пустыне, периодически смещающийся и не дающий растениям укорениться, активный слой воды мешает микробам закрепиться на поверхности.
«Понимание механизма необходимо для обеспечения эффективности системы, — сказал специалист. – В будущем мы также сможем создать коллоидный кремний, имитирующий механизм защиты от обрастания, для создания широкого спектра материалов, рассчитанных на разные условия».
