Металлические "чернила" нового типа для 3D-печати разработали сибирские ученые

Новосибирск. 18 июня. ИНТЕРФАКС - Красноярские ученые разработали метод, который позволяет производить растворы с необычайно высокой концентрацией металлов, сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири" со ссылкой на Красноярский научный центр.

"Благодаря этому методу исследователи смогли получить раствор с рекордным количеством наночастиц серебра - 1,8 кг на литр. Такой подход позволит создавать чернила для трехмерной печати, а также открывает новые перспективы для разработки материалов и технологий", - говорится в сообщении.

Результаты исследования опубликованы в серии статей, в том числе в Colloid Journal.

Метод заключается в приготовлении гидрозоля - водной фазы наночастиц серебра, а затем переводе его в органозоль - органическую фазу.

"Преимущество органозолей перед гидрозолями заключается в том, что органозоли содержат органические растворители, такие как спирты и эфиры, которые обеспечивают лучшую стабильность и совместимость с различными материалами и поверхностями. Это делает органозоли более эффективными", - говорит старший научный сотрудник Института химии и химической технологии Красноярского научного центра СО РАН Сергей Воробьев.

Для перехода наночастиц в органическую фазу к очищенному гидрозолю серебра ученые добавляют деионизированную воду и ортоксилол - нефтяной продукт, представляющий собой комбинацию органических веществ.

После перемешивания получившаяся смесь разделяется на темно-желтый верхний органический слой и бесцветный водный слой с небольшим количеством черного осадка на дне.

Отмечается, что перевод в органическую фазу повышает гидрофобность наночастиц, при этом их размер и форма практически не меняются.

"Полученные органозоли серебра стабильны, то есть менее склонны к слипанию, укрупнению, растворению и окислению, и могут быть концентрированы путем частичного удаления растворителя до содержания металлов 1800 граммов на литр", - сказал Воробьев.

Специалисты подчеркивают, что, помимо небывалой концентрации, разработанные органозоли обладают высокой стабильностью, сохраняющейся более семи месяцев. Они также выдерживают многократные циклы сушки и возвращения в зольную форму.

Методика, предложенная красноярскими учеными, позволит разрабатывать чернила для трехмерной печати, антимикробные средства и наножидкости, а также откроет новые возможности для создания материалов и технологий.

Исследователи получили из новых органозолей серебра металлические пленки, которые имели толщину один микрометр и высокую электропроводность, которая возрастала более чем в шесть раз после термообработки. Ученые также обнаружили, что, увеличив количество наносимого раствора, можно получить более толстые пленки - толщиной до 20 микрометров.

Специалисты полагают, что практически любой материал в наноразмерном состоянии может быть концентрирован в зольных растворах предложенным методом. Например, специалисты также синтезировали концентрированные гидрозоли наночастиц магнетита с содержанием 1 350 граммов на литр и оксида меди с концентрацией металла около 1 кг на литр.

Такие разработки могут найти свое применение в биомедицине для адресной доставки лекарственных средств: лекарство присоединяется к магнитной наночастице, которая при помощи внешнего магнитного поля направляется в раковую клетку. Гидрозоли также можно использовать для обогащения разных видов руды, в процессах экстракции, например золотых руд, и для создания метаматериалов.