Ученые из Технологического Института Джорджии создали новый вид бумаги, который отталкивает разные жидкости, включая воду и масло. Новая бумага демонстрирует значительную перспективу в качестве доступного и переработанного упаковочного материала. Но возможности использования бумаги как недорого биомедицинского диагностического инструмента действительно раззадорили исследователей.
Применяя химическое покрытие и создание новых моделей поверхностей в нанометровом и микронном масштабе, исследователи способны воспроизводить тот же водоотталкивающий эффект на бумаге, который наблюдается на листьях растения лотоса. Это приводит к тому, что бумага из абсорбирующего материала видоизменяется на тот, который отталкивает все жидкости.
“Бумага является очень неоднородным материалом, состоящим из волокон различных размеров, различной длины и некруглого поперечного сечения”, – объясняет Деннис Гесс, профессор из «Georgia Tech School of Chemical and Biomolecular Engineering». “Мы считаем, что это первый случай, когда суперамфифобная поверхность ( которая отталкивает все жидкости) была создана на таком гибком, традиционном и гетерогенном материале как бумага”.
Бумагу можно получить из волокон стандартных хвойных и лиственных пород, а ее производство включает разбиение целлюлозы на еще более мелкие структуры с помощью механического шлифовального станка перед прижиманием в воде (как это имеет место в традиционном производстве бумаги). Воду затем удаляют, и химический бутанол используется для ингибирования водородных связей целлюлозных волокон. Это дает возможность ученым лучше контролировать соединение, которое имеет ключевое значение для создания желаемого водоотталкивающего эффекта.
Целлюлозный материал дополнительно подвергают процессу кислородного плазменного травления, который удаляет абсорбирующий материал из поверхности целлюлозы и предоставляет второй, на уровень грубее, который «щеголяет» необходимой геометрией для отталкивания жидкости. В конце также применяется тонкий слой фторполимера (Тефлон).
Исследователи напечатали образцы на своей бумаге на настольном принтере с гидрофобными чернилами. Примененные в образцах капли жидкости, оттолкнулись от смежной жидкоотталкивающей поверхности и остались на месте. Это говорит о том, что бумага может в будущем использоваться в качестве диагностического инструмента.
По данным группы исследователей, антигены могут передаваться в жидком виде через напечатанные образцы, которые также (что самое главное) содержат диагностические химические вещества. Взаимодействие между диагностическими химическими веществами и антигенами может указывать на наличие заболевания.
Пока что новая бумага выпущена в образцах, размером примерно в четыре дюйма (10 см), но исследователи уверены, что этот процесс может быть расширен. Исследование было опубликовано в журнале «ACS Applied Materials & Interfaces».
