Институт катализа СО РАН (ИК СО РАН) совместно с Новосибирским государственным университетом (НГУ) сообщили о разработке тканей, способных к самоочищению от бактерий и вирусных частиц под воздействием ультрафиолета и солнечного света.
Такие свойства тканей будут полезны при изготовлении из нее медицинской одежды и масок в условиях пандемии коронавируса. О секретах ткани и ее перспективах «Газете.Ru» рассказал главный научный сотрудник ИК СО РАН, директор Института химических технологий НГУ, д.х.н. Денис Козлов.
— Разработку фотоактивных самоочищающихся тканей вы начали задолго до коронавируса, расскажите, с чего все началось и какую задачу вы пытались решить?
— Задачи по созданию новых материалов, обладающих новыми свойствами, появляются часто. Например, в нашей лаборатории уже много лет исследуются и разрабатываются фотокаталитические материалы для очистки воды и воздуха. А несколько лет назад у нас возникла идея создать ткани, обладающие свойством самоочистки от попадающих на них органических субстратов, бактерий и вирусов. Мы знаем, что на поверхности полупроводниковых фотокатализаторов все это и происходит.
Вопрос был, как закрепить частички фотокатализатора на ткани, чтобы они сохранили свои свойства, и саму ткань можно было, например, спокойно стирать много раз.
Примерно с 2010-х годов мы начали понимать, что надо создавать композиционные материалы, сочетающие в себе разные свойства. Но фотокатализаторы наносить на ткань непросто, и мы начали создавать специальные защитные слои, чтобы ткань сохраняла свои свойства и катализатор мог работать как катализатор. И пока мы со всем этим разбирались, случился коронавирус, которому мы все не рады. Но оказалось, что материал, который мы разрабатываем, позволяет с этой бедой бороться.
— О каком очищении идет речь, и как это происходит?
— Речь идет о химических реакциях. Активное вещество, диоксид титана, которое мы наносим на ткань, — это мельчайшие частицы размером несколько нанометров. Они химически связаны с поверхностью волокон. Под действием света диоксид приобретает уникальные окислительные способности, в результате чего разлагает на своей поверхности любые субстраты органической природы.
Это могут быть простые молекулы типа сероводорода, оксидов азота, но могут быть и сложные органические молекулы — альдегиды, спирты, меркаптаны и другие загрязнители воды и воздуха. Или даже совсем большие молекулы — липиды и ДНК. Последние входят в структуры вирусов, бактерий и грибов, поэтому, когда они попадают на поверхность диоксида титана, происходит разрушение липидной оболочки бактерий или деструкция ДНК, что приводит к инактивации вирусов и бактерий.
— Но без солнечного света это не будет работать?
— Да, но в последних наших экспериментах мы разработали модификацию диоксида титана с тем расчетом, чтобы он работал под действием солнечного и даже видимого света от, скажем, ламп дневного света. Но совсем без света — в темноте — он работать не будет.
— Материал уже готов и его можно потрогать руками?
— Да, он готов, он ничем не отличается от обычной материи, в этом и была наша задача. Мы сделали на пробу 20 квадратных метров материи, сшили из нее тестовые медицинские халаты, которые можно будет отправить на сертификацию.
— Что показали испытания?
— Эффект самоочистки и дезинфекции подтвержден нами неоднократно в экспериментах в серьезных биологических институтах РАН и СО РАН. В испытаниях берется простая ткань и та, что была нами модифицирована, на поверхность наносят вирусы либо бактерии. Мы подвергаем их воздействию видимого или ультрафиолетового излучения, после чего сравниваем эффекты.
На примере вируса гриппа оказалось, что на модифицированной ткани за 20 минут такое свойство, как инфекционность, т.е. способность заразиться при контакте с зараженным материалом, исчезала полностью. Немодифицированная ткань сохраняла инфекционность и через час после нанесения суспензии вируса.
— Почему при стирке диоксид титана остается на ткани?
— Это химическое решение, уникальная технология, которую мы разработали. Путем химического связывания диоксида титана с поверхностью волокон каждая частица оказывается прикреплена к ткани. Детали этого решения — коммерческая тайна. Мы даже установили в нашу лабораторию стиральную машину и многократно стирали эту ткань, после каждого цикла стирки проверяя ее активность. На данный момент после 10-кратной стирки активность не уменьшается.
Эту ткань мы больше позиционируем для изготовления одежды для медицинского персонала или даже для внутренних интерьеров, например, штор. Для масок ее применение тоже возможно, но там есть вопросы — внешняя поверхность подвержена излучению, а внутренняя накапливает продукты дыхания человека.
— Что можно сказать о себестоимости?
— Думаю, это будет недорогая ткань. По крайней мере мы будем работать над тем, чтобы ее цена не превышала обычную аналогичную ткань более чем на 50%. Тут все будет зависеть уже от внедренческих и производственных затрат.
Наш давний партнер, московская компания «Аэролайф», помогает с внедрением разработки. Через Новосибирский госуниверситет мы заключаем соглашение, и они будут производить все продукты из наших тканей.
— Кто-то проявил интерес к тканям?
— Проявил интерес Минпромторг, но как всегда проблема с финансированием. Сейчас мы работаем с организациями Минздрава и Роспотребнадзора по вопросам сертификации.