Катится и делает ремонт (Rolling along and making repairs)
Катящиеся микрокапсулы
восстанавливают поврежденные поверхности
Исследователи из США обнародовали новую методику ремонта дефектов нанометровых размеров с использованием микрокапсул на масляной основе, заполненных раствором наночастиц. Микрокапсулы катятся или скользят по поверхности, и останавливаются для ремонта каких-либо трещин или дефектов, попадающихся на их пути, выпуская наночастицы в них. Затем переходят к следующему дефекту. Эта технология может иметь множество практических применений в промышленности и научных исследованиях, поскольку она позволяет избежать необходимости покрывать всю поверхность, когда лишь небольшая часть ее была повреждена. Она также может быть использована в качестве точного способа обнаружения поврежденных мест путем нанесения чувствительного материала в областях, вызывающих подозрение.
Технология была разработана двумя группами, работающими в сотрудничестве - одна во главе с
Тодом Эмриком (Todd Emrick)
в Университете штата Массачусетс, а другая, возглавляемая
Анной Балаш (Anna Balazs)
в Университете Питтсбурга. Все началось с работы по компьютерному моделированию, проделанной Анной Балаш. «Используя компьютерное моделирование, она предсказала, что если наночастицы были собраны в определенном типе микрокапсул, то они могли бы являться зондом поверхности и выпускать наночастицы в определенных местах», объясняет Тод Эмрик. «Это особенно хорошо относится к поврежденным поверхностям, где дефектные области, как правило обладают характеристиками, которые очень сильно отличаются от неповрежденной части образца - с точки зрения их топографии, смачивающих свойств, шероховатости и химической функциональности».
Такой подход («целевой ремонт», «точечный ремонт», в оригинале 'repair-and-go') вдохновлен естественными биологическими механизмами в организме. Лейкоциты, например, проверяют, выявляют и лечат раненые и больные ткани. Он также нашел применение в медицине - лекарства от рака обычно инкапсулируется для обеспечения того, чтобы они в первую очередь проникали в «дырявые» раковые ткани, а не здоровые окружающие ткани, говорит Тод Эмрик.
Катящиеся капсулы
Используя поверхностно-активные полимеры, которые стабилизируют капли масла в воде, исследователи инкапсулировали наночастицы селенида кадмия таким образом, что частицы могут быть освобождены, когда это необходимо. Это стало возможно потому, что стенки капсулы очень тонкие - примерно такого же размера, как диаметр самих наночастиц. Затем исследователи обнаружили, что когда капсулы катятся или скользят по поврежденным местам, то они выборочно отдают свое содержимое - наночастицы - в поврежденные или треснувшие области благодаря гидрофобно-гидрофобному взаимодействию между наночастицами и трещинами поверхности. Селенид кадмия люминесцентный, а потому эти наночастицы могут быть легко отслежены с помощью оптического микроскопа.
«Наше исследование может иметь множество практических применений», говорит Тод Эмрик. «С одной стороны, это может помочь существенно уменьшить количество материалов, необходимых при ремонте поврежденного объекта или образца, потому что позволяет избежать необходимости покрывать всю поверхность, когда лишь очень малая часть ее повреждена.»
Техника также может быть использована как точный метод для обнаружения поврежденных мест, путем отложения чувствительного материала в областях, вызывающих подозрение, добавляет он.
«Заглядывая вперед, этот быстрый и эффективный механизм покрытия может пригодиться для ремонта широкого спектра объектов - от крыльев самолета до микроэлектронных компонент и биологических имплантантов», говорит Тод Эмрик. «Реализуя концепцию экспериментально, мы теперь планируем продемонстрировать, как механические свойства покрываемых объектов могут быть восстановлены, регулируя состав используемых наночастиц».
Это просто ужасно, что новые технологии разрабатывают за рубежом, а наши ученые только читают о новых открытиях. Они будут экономно чинить свои самолеты, а мы будем вынуждены их выводить из эксплуатации из-за дорогого ремонта.