Обычно металл разрушается тихо и незаметно, пока вдруг не оказывается, что ржавчина проела его насквозь. Существующие методы борьбы с коррозией часто дорогие, не всегда эффективные и начинают действовать слишком поздно. Но теперь ученые из ИТМО совместно с коллегами из Китая и Великобритании создали «умные» микрокапсулы, которые работают по принципу ранней диагностики: они сами реагируют на ухудшение условий и вовремя «выпускают лекарство» для металла.
Каждая капсула имеет диаметр всего 700 нанометров, но внутри нее спрятан ингибитор коррозии — бензотриазол. Снаружи вещество защищено особой оболочкой из полиэлектролитов. Когда уровень pH в окружающей среде снижается, молекулярные связи ослабевают, оболочка «раскрывается» и высвобождает действующее вещество. Этот процесс можно контролировать в течение двух недель, что делает систему более предсказуемой, чем обычные методы обработки.
«Мы рассчитали энергетические профили изменений системы и описали механизм работы капсул на молекулярном уровне. Это позволяет с помощью квантовой химии заранее задавать свойства оболочки и точно регулировать условия высвобождения активных веществ»
— Данила Ермолин, научный сотрудник НОЦ Инфохимии ИТМО
Эффективность капсулирования достигает 86% — почти все молекулы ингибитора оказываются внутри структуры. Микрокапсулы не только стабильны и долговечны, но и экологичны, что открывает путь к их промышленному внедрению.
По сути, ученые создали прототип «интеллектуальных» материалов, которые способны адаптироваться к внешней среде и программируемо реагировать на изменения. В будущем такие технологии можно будет настраивать для защиты не только металлов, но и других материалов, что открывает новый этап в развитии умной химии и материаловедения.
Источник: ИТМО
