Учените откриха тайната за производството на идеалното стъкло – антимикробно и без пукнатини

В идеалния случай стъклото на прозореца или автомобила, както и покритието на екраните на джаджите, трябва да отблъскват водата и да не събират вредна микрофлора. Днес производството на такова стъкло използва „вредни“ химикали и скъпи процеси. Учени от австралийския университет Къртин (CU) откриха тайната на екологичен и сравнително прост процес за производство на относително идеално стъкло, което изисква само солена вана и ултразвук.

Когато създават специализирано стъкло, инженерите обикновено имат две възможности. Първата се състои в процес, който използва реакциите на силицификацията, при които молекулните съединения се свързват със стъклената повърхност. Вторият е покритие на стъклото с полимери. И двата метода включват използването на токсични химикали, а в случай на покрития, с времето уникалните свойства на стъклото могат да изчезнат.

Новата технология, предложена от учените с помощта на ултразвук, променя необратимо структурата на стъклото, без да добавя други химикали. Резултатът е стъкло, което може напълно да отблъсне водата или да придобие положителен електрически заряд.

Невъзможно е обаче да се мине без химия. Но това е мека химия, която се използва широко в производството на багрила на базата на органични съединения. Солната вана, в която е поставено стъклото, за да му придаде уникални свойства, съдържа разтвор на така наречените диазониеви соли. В зависимост от избраната сол, стъклото става или водоотблъскващо, или придобива положителен заряд. След това ваната с разтвора и стъклото се облъчват с ултразвук с честота 24 kHz, което води до образуването на малки мехурчета и микроексплозии, променящи повърхността на стъклото.

Мехурчетата в разтвора експлодират, отделят топлина и създават натиск върху повърхността му. Това свързва молекулите от разтвора с молекулите в стъклото. Покритието е максимално интегрирано и не изтънява при използване. Тъй като разтворът е неагресивен, производството на уникалното стъкло ще бъде възможно най-чисто.

„Звуковите вълни създават микроскопични мехурчета в разтвор на диазониева сол, които след това бързо се свиват, създавайки малки изблици на топлина и налягане“ — обясняват авторите. — Това започва реакция, която образува стабилен органичен слой върху стъклото, което го прави или водоотблъскващо, или положително заредено, в зависимост от вида на използваната диазониева сол. За разлика от конвенционалните покрития, които се износват с времето, нашият метод създава химическа връзка на молекулярно ниво, което го прави много по-издръжлив и екологичен.“

Освен свойствата за самопочистване, усъвършенстваното стъкло може да играе по-важна роля в борбата с микробите, увеличаването на производството на биогорива или създаването на по-ефективни системи за филтриране на водата. Това е така, защото има редица видове бактерии и гъбички, които са привлечени от хидрофобните повърхности. Водоотблъскващата версия на стъклото също се оказа ефективна в борбата с E. coli. Стъклените влакна, произведени по новия метод, могат да се използват във филтри за отстраняване на такива микроорганизми от чешмяната вода.

В допълнение, изследователите са установили, че хидрофобното стъкло ефективно задържа видовете хлебна и бирена мая. Това означава, че материалът може да се използва за по-ефективен и прецизен контрол на процесите на ферментация, което може да доведе до подобряване на вкуса на бирата.

И накрая, съществуват видове микроводорасли, които се привличат от положително заредените повърхности. По-специално, вид микроводорасли, известни като C. vulgaris, се привличат добре към зареденото стъкло. Това означава, че такова стъкло може да се използва в производството на биогорива, където натрупването на този организъм би било важна стъпка, за което учените също съобщават в статия в списание Advanced Functional Materials. Основното тук е, че производството няма да бъде сложно, мръсно и скъпо.