Ученые из университета Осаки выяснили, что тефлон и многие другие полимеры можно «приклеить» к поверхности металла или стекла, обстреляв их при помощи плазменной пушки. Первые результаты экспериментов с подобными материалами были опубликованы в журнале Scientific Records.
«Теперь нам не нужно склеивать тефлон и полиметилсилоксан с другими материалами, что значительно расширяет их применение в медицинских и научных целях. Мы надеемся, что наше открытие сделает полимеры пригодными и для других высокотехнологичных применений», — заявил Кацуйоси Эндо (Katsuyoshi Endo) из университета Осаки (Япония).
Полимеры давно стали самыми «массовыми» и самыми распространенными видами строительных и конструкционных материалов на Земле. Их популярность во многом обусловлена тем, что их механические и физические свойства можно гибко менять, варьируя те условия, в которых «варится» вещество, создавая из одного и того же сырья гибкие резинки и высокопрочные пластиковые конструкции.
Главный недостаток этих материалов заключается в том, что их можно присоединить к конструкциям из других соединений только при помощи клея или прочих липких субстанций. Эта особенность пластиков стала одной из причин того, почему многие люди считают фактически все пластиковые изделия крайне недолговечными, одноразовыми и непрочными.
Яркий пример этого – тефлоновые сковородки, чье покрытие постепенно облетает и крошится по мере эксплуатации. Этого бы не произошло, если бы полимер был соединен с алюминием или чугуном прочными химическими связями, а не специальным клеем.
Эндо и его коллеги уже много лет изучают то, как различные материалы реагируют на обработку низкотемпературной плазмой, состоящей из ионов благородных газов. Недавно они обнаружили, что подобный «обстрел» делает резину очень липкой и заставляет ее формировать прочные ковалентные связи с тефлоном и другими полимерами.
Это открытие натолкнуло их на мысль, что аналогичных результатов можно добиться, обстреливая сам тефлон и соединяя его с конструкциями из металла, стекла, полиметилсилоксана и прочих материалов, которые сегодня активно применяются в быту и промышленности.
Действуя методом проб и ошибок, японские физики подобрали такие температуры, плотность и давление плазмы, при которых пленки из полимерных материалов начали соединяться с атомами на поверхности пластинок из стекла или металлов, образуя единое целое.
Этот подход, как отмечает Эндо, позволяет не только «склеивать» тефлон и металл, но и создавать необычные «гибридные» материалы, состоящие из нескольких слоев разных полимеров.
К примеру, соединив тефлон и полиметилсилоксан, можно получить покрытие, которое одновременно обладает высокой прочностью и химической инертностью первого вещества, и при этом сохраняет гибкость второго полимера. Более сложные конструкции, сочетающие в себе иные материалы, будут еще интереснее для химиков, материаловедов и инженеров.
