Пропитка и покрытие целлюлозы наночастицами металлов и неорганическими соединениями позволяет получить биокомпозитные и бионанокомпозитные материалы нового поколения с самым широким спектром использования. Об этом сообщили в статье в журнале Advanced Functional Materials (импакт-фактор 13,2) ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ) и Дальневосточного отделения Российской академии наук (ДВО РАН), передает ДВ – РОСС со ссылкой на пресс-службу ДВФУ.

Авторами исследования выступили доцент кафедры физической и аналитической химии Школы естественных наук ДВФУ Ирина Постнова и член-корреспондент Российской академии наук, заведующий лабораторией Института химии ДВО РАН Юрий Щипунов.

Ученые установили, что минерализованная частицами кремнезема и серебра целлюлоза может стать водонепронецаемой, в то же время пропускать нефть, полимеры и самоочищаться. Обработанная наночастицами серебра, она становится антибактериальной, не подвержена воздействию грибков и бактерий, а также приобретает хорошо выраженные свойства проводника электричества, будучи диэлектриком по своей природе. Кроме того, минерализованная наночастицами целлюлоза способна защищать от ультрафиолета.

Эти новые функциональные материалы из целлюлозы могут широко использоваться в текстильной, бумажной и пищевой индустрии, в электротехнике и электронике, биоинженерии, биотехнологиях и экологии. Минерализованная целлюлоза найдет применение в производстве проводников, накопителей энергии, суперконденсаторов, транзисторов, сенсоров и многих других сферах, в которых использование целлюлозы раньше не предполагалось.

«В живой природе есть много примеров минерализованных тканей с превосходными характеристиками. Примером могут служить ракушки моллюсков, которые обладают высокой механической прочностью, хотя состоят из хрупкого мела. Такими их делает сочетание неорганического вещества с белками, — рассказала доцент ДВФУ Ирина Постнова. — Задача ученых — добиться таких же свойств путем минерализации целлюлозы. Например, добавление в ее структуру наночастиц металлов позволяет получить новые биокомпозитные материалы, которые можно применять в самых разных сферах производства».

Биополимеры признаются исследователями единственной альтернативой синтетическим полимерам, получаемым из ископаемых источников — нефти, газа, угля. При этом целлюлоза — наиболее доступный возобновляемый материал, ежегодно производимый в больших количествах из диоксида углерода и воды. Широкое применение целлюлозы в новых сферах позволит избежать ряда экологических проблем, снизить зависимость от ископаемых и уменьшить выброс парниковых газов.

В статье ученые ДВФУ и ДВО РАН отмечают, что наиболее перспективным способом минерализации является золь-гель химия, когда целлюлоза погружается в водный раствор, содержащий микро — или наночастицы, переходящий в состояние геля. Данную технологию можно отнести к методам «зеленой химии»: минерализация проводится при низких температурах, без использования токсичных органических растворителей, кислот, щелочей и не требует специального оборудования. При этом негативное воздействие на окружающую среду и человека минимально.