Фізики перетворили на ефективний нанофільтр шматок пластику

Фізікі за допомогою розчину оцтової кислоти і ультрафіолету перетворили на нанофільтр цілісний шматок полістиролу з вкрапленнями органічного скла, опубліковано в журнале Nature Materials.

Группа вчених з керівником Ісана Сивань з Кембриджського університету використовувала оцтову кислоту і оргскло вкрай оригінальним способом: дані з'єднання стали "вибуховою речовиною" і "запалом" мікровзривов, які виникли всередині бруска полістиролу за рахунок ефекту осмотичного шоку.

Осмотіческій шок з'являється в розчині, чиї частини розділені мембраною, яка пропускає одні молекули і затримує інші. Підвищена концентрація в одній з половин ємності якого речовини створює в тисках між половинами різницю, що змушує розчин вирівнювати концентрацію методом переміщення з другої половини "зайвих" молекул розчинника в місце з високою концентрацією речовини, і в результаті, дана ємності роздувається і потім лопається.

Рассчітивая добитися ефекту такого роду, Сивань з колегами підготували невеликий шматок пластику з двох полімерів - оргскла та полістиролу.

Учение залили розчином подвійного полімеру прямокутну форму, витягли шматок і висвітлили його ультрафіолетовим жорстким випромінюванням. Лучі ультрафіолета "склеїли" між собою паралельні шари полістиролу і розбили довгі молекули оргскла на олігомери.

Следующім кроком вчені помістили заготовку в оцтовий розчин. Полістирол в даному випадку виступає в якості мембрани, яка пропускає молекули оцтової кислоти, розчинника, і не пропускає сама речовина.

Как вчені й очікували, молекули оцтової кислоти потрапили всередину шматка полістиролу і почали "роздмухувати" послідовно ланцюжки молекул органічного скла. Оргскло через деякий час "вибухнуло" і всі його олігомери покинули шматок разом з оцтовою кислотою.

Полученний матеріал фізики просушили і вивчили його структуру за допомогою електронного мікроскопа. З'ясувалося, що шматок складається з великої кількості пористих шарів полістиролу в 65 нанометрів завтовшки, з'єднані "лісом" з полімерних "колон" один з одним.

Ісследователі перевірили ефективність даного винаходу, пропускаючи через "сендвіч" з ультрафільтрів мембрани і плівки пористого матеріалу розчини двох найпопулярніших барвників - метилового оранжевого і малахітового зеленого. Виявилося, що комбінований пристрій такого роду фільтрує воду приблизно від 250 до 2 000 разів краще, ніж тільки одна ультрафільтрів мембрана.

• Умные часы завышают расход калорий: учёные проверили четыре популярные модели
• Учёные обнаружили, что сверхтонкие алмазные мембраны способны вырабатывать электричество
• Учёные разработали жевательную резинку, которая может снижать уровень HPV и опасных бактерий во рту
• Ученые расплавили алмаз при давлении выше, чем в недрах Нептуна
• Учёные превратили спутники Starlink в гигантский сканер верхних слоёв атмосферы
• Новый катализатор позволит сократить расход платины в водородных топливных элементах на 75%
• Управляемые микротрещины помогли создать сверхмалые пиксели из квантовых точек
• Сверхбыстрые рентгеновские импульсы позволили увидеть химические реакции на уровне отдельных атомов