Красноярские ученые разработали защитное покрытие для древесины, которое замедляет ее разрушение под действием воды, воздуха, ультрафиолетового излучения, а также бактерий и грибов. Новая технология основана на сочетании традиционного льняного масла и добавки из нановолокон оксида алюминия. Состав уже внедрен в производство и может применяться для защиты деревянных изделий в строительстве, мебельной промышленности и деревообработке.
Пучок нановолокон оксида алюминия, состоящий из миллиардов отдельных волокон, уложенных параллельно друг другу, на фоне модифицированного нановолокнами масла. Фото предоставлено исследователем (Хартов Станислав Викторович)
Разрушение древесины на воздухе — это естественный и неизбежный процесс возврата органического материала в круговорот веществ в природе. Под действием ультрафиолетовых лучей, кислорода и воды, различных грибов и бактерий древесина тускнеет, сереет, становится более шероховатой и, в конце концов, трескается и разлагается.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН разработали технологию, которая позволяет эффективно защищать изделия из дерева. Основу изобретения составляет традиционное льняное масло, которое полимеризуется и затвердевает на воздухе, и нановолокна оксида алюминия, которые упрочняют эту полимерную пленку. Данные нановолокна в 5 тысяч раз тоньше человеческого волоса, при этом их твердость лишь немногим уступает твердости алмаза. Технология производства таких нановолокон также является разработкой ученых ФИЦ КНЦ и не имеет мировых аналогов. Очень важно, что эта технология синтеза нановолокон является низкозатратной. При условии правильного введения нановолокон в материал они позволяют принципиально изменить свойства традиционных защитных покрытий.
Разработанный состав после нанесения на древесину защищает ее от разрушения. Формируемая композитная пленка препятствует проникновению молекул воды и действию бактерий и грибов. Кроме того, нановолокна рассеивают УФ-излучение. В итоге покрытие значительно увеличивает срок службы деревянных изделий и сохраняет их внешний вид даже при длительной эксплуатации на открытом воздухе.
«Интересно то, что нановолокна не только повысили прочность покрытия, но и уменьшили время его высыхания. К нановолокнам оксида алюминия химически присоединяются специальные связующие молекулы, которые вплетаются в высыхающую полимерную пленку. В результате получается единая гибридная молекула, которая состоит из нановолокон и обычных полимерных цепей», — комментирует один из авторов разработки Станислав Хартов, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, кандидат технических наук.
Такая молекулярная структура обеспечивает однородность покрытия и его стабильные защитные свойства по всей поверхности древесины. Хорошие результаты уже позволили запустить промышленное производство разработанного состава.
«При ускоренном высыхании покрытий образуются механические напряжения в пленке, которые вызывают коробление и трещины. Нановолокна оксида алюминия ведут себя в пленке подобно арматуре: они компенсируют механические напряжения и не дают пленке нарушить свою целостность. В результате использование нановолокон оксида алюминия, с одной стороны, позволяет применять более активные ускорители высыхания, а с другой — получать более долговечное покрытие, которое благодаря своей прочности лучше противостоит механическому истиранию», — заключил один из авторов разработки Михаил Симунин, ведущий инженер Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, кандидат технических наук.
Технология решает актуальную научно-прикладную задачу по созданию новых экологичных и долговечных материалов для строительства, мебельной промышленности и деревообработки. Она является примером успешной коммерциализации фундаментальных исследований и импортозамещения в сфере высокотехнологичных покрытий. Соответствующие продукты уже выпущены на рынок и получили название «Наномасло» и «Нанолазурь».
Информация и фото предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»
