Новый материал путает увлажнение с высыханием

Начиная своё исследование, Ниташ Бальзара хотел всего-навсего получить материал, который медленнее других сохнет при нагреве, но результат оказался ещё удивительнее (фото Lawrence Berkeley National Laboratory).

Ниташ Бальзара (Nitash Balsara) и его коллеги из национальной лаборатории Лоуренса в Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) создали удивительный полимер, который становится более влажным, забирая воду из воздуха, когда его нагревают и, вопреки поведению всех прочих материалов, высыхает при остывании.

Поместить куртку в сушку и достать её оттуда более мокрой, чем была, — это похоже на приключения Алисы в Зазеркалье. Однако изготовление такой "неправильной" одежды вполне возможно, если шить её из необычной мембраны, созданной в США.

"Это первая полимерная мембрана, которая увеличивает поглощение влаги из окружающего воздуха, когда температура растёт, а относительная влажность остаётся постоянной", — говорит Бальзара. Другие полимерные мембраны при нагреве высыхают.

Таким перепутанным поведением новый материал обладает благодаря чередующимся нанослоям из полимеров двух типов, один из которых притягивает воду, а второй — отталкивает. Полимеры эти формируют поры нанометрового масштаба, которые (как именно — сами авторы открытия ещё не вполне разобрались) продолжают вытягивать влагу из воздуха, даже когда температура достигает 90 градусов по Цельсию.

На фотографиях, полученных электронным микроскопом, две версии новых мембран из блок-сополимеров с каналами, заполненными водой (тёмные участки на изображениях). Поперечник каналов в первой мембране — 2,5 нанометра, а во второй — 4,7 нанометра. На врезках показана архитектура каналов (иллюстрация Lawrence Berkeley National Laboratory).

Нужно это свойство, по словам учёных, вовсе не для одежды, а для создания более совершенных топливных элементов.

Новый полимер может преодолеть общее для полимерных электролитов ограничение: они теряют воду по мере роста температуры, а затем страдают от падения протонной проводимости, снижающей производительность устройства. "Это большой барьер, — поясняет Ниташ, — топливные элементы более эффективны при высоких температурах, поэтому они требуют полимерной мембраны, которая также может работать при более высоких температурах".

Исследователи утверждают, что их притягивающие воду поры в новом блок-сополимере — самые мелкие, какие кто-либо когда-либо изготавливал. И, как оказалось, в таком масштабе полимер и вода ведут себя необычным образом.

Далее Бальзара рассчитывает улучшить механические свойства новых мембран с тем, чтобы они могли нормально работать в водородных топливных элементах.

Membrana.ru