Учёные МИСИС создали ткань с антибактериальным эффектом и самоочищением на солнце

Исследователи НИТУ МИСИС разработали технологию, которая превращает обычную хлопковую ткань в материал с тремя функциями одновременно. Новый материал уничтожает бактерии, отталкивает загрязнения и самоочищается под действием солнечного света. Нанесённое покрытие показало высокую эффективность против опасных штаммов бактерий. При этом оно полностью биосовместимо и не вызывает раздражения или воспаления кожи. В перспективе из материала можно будет создавать медицинскую форму, спортивную одежду и бытовой текстиль. Исследование выполнено при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Applied Surface Science.

Ранее учёные уже придавали тканям либо антибактериальные, либо водоотталкивающие свойства. ОТем не менее сочетать все эти функции, сохранить их в течение продолжительного времени и обеспечить полную безопасность для человека удалось впервые. Исследователям НИТУ МИСИС удалось решить эту задачу.

Результат был достигнут за счёт включения в ткань гибридных наночастиц на основе нитрида бора и оксида цинка. Для лучшего распределения наночастиц по поверхности волокон ткани их предварительно обрабатывали соединением диэтилентриамином. Так на поверхности частиц образовывались аминогруппы. Благодаря этому частицы смогли сформировать водородные связи с целлюлозой, которая выступает основным компонентом хлопка. Таким образом обеспечивается стабильность полученных материалов.

Младший научный сотрудник научно‑исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Елизавета Пермякова рассказала, что нанотекстильные материалы широко распространены. Тем не менее основной проблемой таких материалов остаётся потеря их функциональности при использовании. Ранее была разработана технология с использованием диэтилентриамина, которая позволяла сохранить более 50% частиц на поверхности даже спустя 40 стирок. Тем не менее ткань всё равно теряла желаемые характеристики, поскольку моющие средства содержат большое количество поверхностно‑активных веществ. Эти вещества обволакивают частицы и мешают им выполнять свои функции.

Целью данной работы было получение материалов, которые обладают антибактериальной активностью и гидрофобностью и способны очищаться от загрязнений альтернативным путём. А именно под действием солнечного света. Это было успешно достигнуто за счёт включения фотокаталитических частиц оксида цинка. При этом было показано, что ткани полностью безопасны и не вызывают раздражения при контакте с кожей в течение 24 часов.

Оксид цинка дозированно высвобождает антибактериальные ионы на поверхности ткани, не проникая в кожу. Благодаря этому материал не вызывает раздражения и безопасен для длительного ношения.

Покрытие обладает высокой водо‑ и грязеотталкивающей способностью. Угол контакта с водой составляет 145 градусов, следовательно она не впитывается, а собирается в капли и скатывается с поверхности. При этом вода уносит с собой частицы пыли и грязи. После 24 часов в жидкости ткань сохраняет до 92,6% покрытия, тогда как немодифицированный аналог теряет более трети частиц.

Директор научно‑исследовательского центра «Неорганические наноматериалы» НИТУ МИСИС Дмитрий Штанский, отметил главную особенность разработки — это сочетание антибактериального эффекта со светоактивным очищением. Под воздействием ультрафиолета нанопокрытие на основе оксида цинка запускает химическую реакцию, разлагающую органические загрязнения, например, компоненты пота, пищевых пятен или напитков. Таким образом ткань не только отталкивает загрязнения, но и разрушает те из них, которые остались на поверхности.