Ученые химического факультета Томского государственного университета разработали первый в России тканный материал, обеспечивающий защиту от токсичных веществ, которые при контакте с человеком могут причинить тяжелый вред вплоть до летального исхода. Ткань может использоваться для пошива одежды специалистов, занятых в ликвидации пожаров, техногенных катастроф, устранения других чрезвычайных ситуаций. На новую разработку недавно был получен патент.
– Изобретение относится к сорбционным материалам. В его основе тканный материал, это может быть синтетика, например, полиэстер, либо натуральная ткань – хлопок, – объясняет заведующийнаучно-исследовательской лабораторией пористых материалов и сорбцииХФ ТГУГригорий Мамонтов. – Защитные свойства обеспечиваются за счет нанесения на ткань слоя с определенной структурой из наночастиц металлорганического координационного полимера. Мы работали с тремя типами наночастиц, каждый из которых обеспечивает материалу свои функциональные характеристики.
Ученый ХФ ТГУ Григорий Мамонтов
В частности, ученые использовали металлоорганический каркас (MOF), содержащий цирконий (UiO-66). Он известен своей стабильностью и каталитической активностью. Ткань с Zr-содержащим UiO-66 не пропускает опасные токсичные элементы и соединения, которые присутствуют в воздухе. Спецодежда из такого материала может служить защитой, к примеру, огнеборцам, поскольку во время пожара выделяется большое количество вредных веществ.
Второй тип металлорганических координационных полимеров, использованный химиками ТГУ, содержит медь и называется HKUST. Синтез его наночастиц на ткани позволяет получать материал с защитой от вирусов и бактерий, перспективный для использования в медицине, например, для изготовления масок и одежды с высокой степенью защиты от патогенов.
– Помимо этого, мы опробовали железосодержащий металлорганический координационный полимер MIL-100 (Fe), – говоритГригорий Мамонтов. – Такой материал обладает не только сорбционными свойствами, но и фотокаталитическими, и может быть использован для очистки воды, например, от фенола.
Авторы патента: ученые ХФ ТГУ Григорий Мамонтов и Полина Мацкан, студентка 4 курса ХФ ТГУ Валерия Лобанова
Химики ТГУ протестировали стабильность наночастиц на поверхности ткани под воздействием ультразвука. Как показали испытания, структура функционального слоя остается неизменной.
Как отмечают разработчики, изобретение может использоваться не только для сорбции летучих токсичных соединений из воздуха, но и для очистки воды. Тканевая основа за счет своей фильтрующей способности улавливает более крупные частицы загрязнителей, а нанесенный компонент – адсорбирует вредные соединения, растворенные в воде.
Свойства новых материалов можно варьировать посредством изменения типа плетения нитей, количества и типа нанесенного металлорганического координационного полимера.
Важно отметить, что ученым ТГУ удалось достичь нанесения достаточно высокого содержания MOF в композите (10-20 %), но при дальнейшем увеличении содержания компонент будет осыпаться с ткани из-за недостаточного химического связывания с тканной основой.
На разработку химиков ТГУ недавно был получен патент (патент РФ RU 2 842 392). Ученые продолжают исследование нового материала, чтобы обеспечить ему оптимальные функциональные характеристики.