Красноярские ученые разработали метод концентрирования металлов. Новые перспективы в трехмерной печати
Красноярские ученые разработали метод, позволяющий производить растворы с высокой концентрацией металлов. Исследователи получили раствор с рекордным содержанием наночастиц серебра — 1800 грамм на литр, что открывает новые возможности для трехмерной печати и создания новых материалов. Результаты опубликованы в журнале Colloid Journal.
Органозоли наночастиц серебра находят применение в оптических и полупроводниковых приборах, для создания электро- и теплопроводящих пленок, а также в качестве катализаторов и антибактериальных материалов. Однако большинство методов получения таких органозолей имеют ограничения, снижая эффективность и рентабельность производства. Традиционные методы редко достигают концентрации наночастиц серебра выше 100 грамм на литр.
«Основное различие между органозолями и гидрозолями заключается в типе среды: органозоли имеют органическую среду, а гидрозоли — водную. Преимущество органозолей в том, что они обеспечивают лучшую стабильность и совместимость с различными материалами и поверхностями. Это делает органозоли более эффективными».
— Сергей Воробьев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН
Для получения высококонцентрированных органозолей исследователи из Красноярского научного центра СО РАН разработали метод, включающий приготовление гидрозоля, а затем его перевод в органозоль. Добавление деионизированной воды и ортоксилола к очищенному гидрозолю позволило повысить концентрацию наночастиц серебра. В результате получилась смесь, разделяющаяся на темно-желтый органический слой и бесцветный водный слой.
«В своей работе мы использовали метод фазового переноса. Этот метод позволяет переводить наночастицы в органическую фазу, повышая их гидрофобность. Полученные органозоли серебра стабильны и могут быть концентрированы до содержания металлов 1800 грамм на литр».
— Сергей Воробьев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН
Разработанные органозоли не только имеют рекордную концентрацию, но и обладают высокой стабильностью, сохраняя свои свойства более семи месяцев. Они также выдерживают многократные циклы сушки и возвращения в зольную форму. Новая методика позволит создавать чернила для трехмерной печати, антимикробные средства и наножидкости.
«Наши растворы более концентрированы, дешевы и безопасны в получении, а также очень производительны. Это открывает путь к производству печатной и наносимой дешевой электроники на гибких основах».
— Сергей Воробьев, кандидат химических наук, старший научный сотрудник Института химии и химической технологии СО РАН
Исследователи также проверили возможность создания металлических пленок из новых органозолей серебра. После нанесения на стекло и испарения растворителя образовывалась пленка с высокой электропроводностью, которая увеличивалась после термообработки. Толщина пленок могла достигать до 20 микрометров.
Красноярские ученые предполагают, что метод можно использовать для концентрирования различных материалов в наноразмерном состоянии. Например, они синтезировали гидрозоли наночастиц магнетита и оксида меди с высокой концентрацией. Такие разработки могут найти применение в биомедицине для адресной доставки лекарственных средств и в процессах экстракции руд.
