Физики-полимерщики Михаил Кондратенко, Игорь Эльманович и соратники собираются перевернуть индустрию производства непромокаемых тканей с помощью новой технологии нанесения водо- и грязеотталкивающих покрытий.

Они изобрели процесс финишной обработки, основанный на особых свойствах экзотического состояния вещества — сверхкритического флюида.

Если вам скажут пойти и принести то, не знаю что, принесите сверхкритический флюид — вещество, пребывающее в состоянии, отличном от тех, которые учат в школе: это не совсем газ, не совсем жидкость, не твердое тело и не плазма.

При температуре и давлении выше критической точки вещество становится плотным, как жидкость, но молекулы в ней двигаются так же быстро, как в газе; поверхностное натяжение, характерное для жидкостей, у него исчезает — в общем, состояние это странное и интересное.

Пожалуй, самое полезное свойство сверхкритической жидкости — это ее способность растворять то, что при обычных условиях в ее компонентах не растворяется.

Это свойство используют давно в нефтеперерабатывающей и легкой промышленности. Жидкий или твердотельный субстрат вводят в сверхкритическую среду, и все, что может в ней раствориться, с легкостью это делает. Затем условия меняют: понижают давление и/или температуру; сверхкритический флюид переходит в газообразное состояние, растворенные в нем вещества выпадают в осадок. С помощью сверхкритического диоксида углерода, в частности, получают кофе без кофеина и эфирные масла для парфюмерии.

Сверхкритический диоксид углерода — основа уникальной технологии обработки тканей, разработанной и запатентованной группой энтузиастов из МГУ.

Пять лет назад, работая над новыми материалами для топливных элементов, Михаил и Игорь поняли, что свойство сверхкритических жидкостей растворять некоторые гидрофобные полимеры можно использовать для нанесения на ткань водо- и грязеотталкивающих покрытий. Лучше всего подходят фторуглеродные соединения: низкая полярность молекул делает их идеальными репеллентами воды и масел. Игорь и Михаил синтезировали фторсодержащие полимеры, растворили их в сверхкритическом СО2 и пропустили через раствор небольшие образцы тканей. Полимер осел на волокнах, окутал их непроницаемой для воды и загрязнителей равномерной ультратонкой пленкой; идея оправдала себя, и началась работа.

Этот способ нанесения защитного полимера выгодно отличается от традиционного в первую очередь экономией ресурсов. Сегодня используется изобретенный в 1960-е годы технический процесс, в котором ткань окунают в мелкодисперсную взвесь фторированного полимера в воде. Расход воды при этом довольно велик, как и расход энергии на нагревание и сушку ткани.

При осаждении из сверхкритического СО2 вода вообще не нужна, а энергии требуется гораздо меньше благодаря низкой критической температуре СО2 (31 °C). Расход полимера тоже уменьшается, а значит, все производство будет дешевле.

С промышленной частью команде физиков из МГУ помогают технологи и инженеры нижнетагильского НПО «СВ-Хроматография». Водоотталкивающая ткань, сделанная на пилотной установке, пошла на пошив женских рубашек для коллекции молодого российского бренда Lavlan.

Для повседневной одежды водоотталкивающие ткани подходят идеально: полимерное покрытие окутывает каждое отдельное волокно хлопка (или любой другой ткани), не меняя фактуры. Хлопок остается хлопком: легко пропускает воздух, только вода скатывается с него каплями, да и другие загрязнители легко удаляются.

«В стандартных индустриальных тестах на смачивание водой и углеводородами покрытие, нанесенное нашим способом, проявляет себя отлично», — рассказывает Михаил. Новая технология заинтересует производителей мебельной обивки, спецодежды, спортивной и туристической экипировки. Когда технология будет адаптирована под промышленные требования, сверхкритический СО2 сделает водонепроницаемые вещи дешевле для потребителей — и безопаснее для окружающей среды.

Читайте также: Зеленский поздравил украинцев с Пасхой и сделал первую ошибку (ФОТО)

Анастасия Шартогашева