Разработан метод управляемого создания материалов из коллоидных частиц
Новости 28 мая 2022

Разработан метод управляемого создания материалов из коллоидных частиц

Далее

Голландские ученые продемонстрировали новый способ создания синтетических материалов на основе крошечных частиц — коллоидов. В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, авторы использовали коллоиды для создания строительных блоков для новых материалов.

Коллоиды представляют собой крошечные частицы размером от нескольких нм до нескольких мк. Они состоят из набора молекул и могут иметь разные свойства в зависимости от материала, из которого они сделаны. В своей работе исследователи использовали кубические коллоиды, сделанные из стекла. Ученые говорят, что если оставить такие частицы в покое, то они быстро собираются в простые структуры, такие как искаженные кубические и гексагональные решетки.

Вместо этого авторы исследования взяли небольшие группы коллоидов и объединили их в более крупные строительные блоки. Собранные вместе такие кластеры частиц формировали структуру со свойствами отличными от самособирающейся.

Химики использовали эмульсию вода-в-масле, чтобы собрать небольшие кластеры из частиц. Этот метод, как отмечают авторы, позволяет частицам свободно диффундировать внутрь капель во время сжатия, управляя их ориентацией и влияя на геометрию конечной структуры. Затем ученые сжимали медленно испаряющиеся капли воды. Частицы внутри сформированного «строительного блока» удерживаются вместе сильными силами Ван-дер-Ваальса.

Строительный блок из четырех коллоидов. Источник: TU Delft

Исследователи отмечают, что одна из целей исследования создать технологию разработки сложных коллоидных структур по запросу.

«Базовая способность предварительно собирать одинаковые детали из разных строительных блоков и создавать из них одинаковую структуру, или брать один и тот же строительный блок и предварительно собирать разные части, из которых получаются разные структуры, на самом деле являются основными “шахматными ходами” для сложных инженерных конструкций», — говорит Грег ван Андерс, один из участников исследования.

С помощью компьютерного моделирования и лабораторных экспериментов химики показали возможность создания и строительных блоков, и сложных структур, основанных на этих блоках. При этом моделирование помогает спроектировать свойства будущего материала. А специфические свойства коллоидов, по словам ученых, могут использоваться для создания адаптивных материалов.

«При определенных обстоятельствах коллоиды могут вести себя как атомы и молекулы, но их взаимодействие менее сильное. Это делает их многообещающими строительными блоками для новых материалов, например, для интерактивных материалов, которые могут адаптировать свои свойства к окружающей среде», — объясняет Лаура Росси, руководитель исследования.


Читать далее

Во Вселенной происходит что-то странное: как объяснить нестыковки в постоянной Хаббла

Гравитации и темной материи не существует: главное о новой работе физиков

Впервые синтезирован графин — «чудо материал нового поколения»