1.5. Получение наночастиц Pt

Наночастицы платины представляют интерес для каталитических реакций и могут быть получены путем восстановления водорастворимого комплекса в микроэмульсиях типа в/м. При реализации данного процесса гексахлорплатиновая кислота растворяется в микрокаплях водной фазы микроэмульсии. Восстановление до металлической платины осуществляется при смешивании этой микроэмульсии с другой, содержащей восстановитель (гидразин, боргидрид натрия), также растворенный в микрокаплях микроэмульсии. Реакция протекает по схеме

[Pt⁴Сl₆]^2- + BH₄^- + 3H₂O → Pt^o + H₃BO₃^- + 6Cl^- + 4H⁺

с образованием тонкодисперсной суспензии платины, размер частиц которой приблизительно равен размеру капель в исходных микроэмульсиях. Кинетика образования частиц Pt зависит от вида ПАВ, используемого для получения микроэмульсий. В случае неионогенного ПАВ (С₁₂F₅) реакция протекает быстрее, чем с Aerosol OT, что связано с различной растворимостью ПАВ в органической фазе [78].

Наночастицы других благородных металлов и их сплавов могут быть получены аналогичным методом, представляющим большой практический интерес.

1.6. Получение мезопористых материалов

Мезопористые материалы – твердые неорганические вещества с размером пор от 2 до 50 нм (менее 2 нм – микропористые объекты, например, цеолиты). Они имеют большую площадь поверхности и дальний порядок в расположении пор (аэрогели, слоистые глины, молекулярные сита и др.). Примером может служить алюмосиликат с гексагональной упаковкой цилиндрических мезопор. Его получают с использованием жидкокристаллической фазы, образующейся в системе «ПАВ - вода», при этом пустоты между цилиндрическими агрегатами ПАВ заполняются растворенным алюмосиликатом. Варьированием значений рН водная фаза превращается в гель с последующей конденсацией в твердую непрерывную сетку. После удаления ПАВ формируется мезопористая структура объекта (рис. 1.7) [79].

Рис. 1.7. Способ получения мезопористых материалов гексагональной структуры

Диаметр пор мезопористых материалов гексагональной или кубической геометрии теоретически должен быть равен удвоенной длине молекул ПАВ, что подтверждено экспериментальными методами. Это означает, что выбор ПАВ может регулировать размер формируемых в материале пор.

Наибольшее применение мезопористые материалы находят в каталитических процессах различного целевого назначения.

Таким образом, строение и свойства микро- и наноэмульсий позволяют использовать их для модификации полимерных материалов, получения наночастиц и для других целей в различных областях науки и промышленности.

Самопроизвольное образование наноэмульсий обеспечивает удобство в проведении технологических процессов, позволяет применять термолабильные компоненты на любой стадии их реализации. Благодаря термодинамической стабильности в наноэмульсиях не происходит фазового разделения, и они способны возвращаться к исходному состоянию после воздействия высоких и низких температур. Прозрачность таких эмульсий дает возможность визуально контролировать их качество и получать конечные продукты с заданными свойствами. Наноэмульсии отличаются высокой солюбилизирующей способностью и по этой причине входят в состав композиций, содержащих натуральные масла, гидрофильные компоненты (например, витамин С, солюбилизированный в рыбьем жире), антиоксиданты и др. Наноэмульсии повышают эффективность действия полимеров (силаны, полиорганосилоксаны) в средствах для фиксации волос (жидкие формы, аэрозоли), их важным свойством является защита активных компонентов в косметических средствах. Например, самоокисление линолевой кислоты в наноэмульсии протекает в 8 - 10 раз медленнее, чем в мицеллярных растворах или макроэмульсиях [80]. Наноэмульсии увеличивают скорость переноса и диффузии активных жиро- и водорастворимых компонентов, способствуя их эффективной адсорбции и фиксации на полимерных подложках.

Помимо этого, наноэмульсии широко внедряются в различные отрасли техники, технологии и промышленного производства, некоторые из которых указаны в табл. 1.5.

Т а б л и ц а 1.5. Некоторые области применения наноэмульсий

Область применения наноэмульсий	Характеристика результатов применения
1. Органические светоизлучающие диодные дисплеи	Наноэмульсии используются для изготовления ультратонких дисплеев, собранных из нескольких слоев нанопленок, содержащих матрицы электродов и светоизлучающий органический полимер. Изображения на дисплее наблюдаются под разными углами без искажения их качества. Вследствие легкости и малых размеров такие дисплеи эффективны для применения в мобильных телефонах, миникомпьютерах, фото- и видеокамерах
2. Наноэмульсии и антибактериальные нанопокрытия	Используются для уничтожения патогенных бактерий. Безопасны для человека и окружающей среды, негорючие и не вызывают коррозии металла
3. Нанокапсулы	Искусственные «контейнеры» размером 100 - 600 нм с полимерной оболочкой или в виде липосом. Используются для доставки лекарств к определенным видам клеток, витаминов к подкожным слоям (нанокрем от морщин «Plenitude Revitalift»)
4. Наножидкостные системы	Наножидкостные системы с каналами диаметром от 10 до 200 нм, входят в состав «лабораторий на чипе» для экспресс-анализа ДНК, белков и других биомолекулярных объектов, перспективны в лечении диабета
5. Область применения наноэмульсии	Характеристика результатов применения

Окончание табл.1.5

Область применения наноэмульсий	Характеристика результатов применения
6. Наноэлектронные устройства с тактовой частотой 1 ГГц	Специальные наномеханические и наноэлектронные системы: осцилляторы, модули механопамяти нанометровых размеров, датчики на основе нанотрубок и др. Данные устройства производятся, главным образом, на кремниевых подложках методом электронно-лучевой литографии
7. Нанокатализаторы для автотранспорта	Используются для повышения КПД двигателей со снижением выброса вредных веществ, очистки топлива и воздуха в салонах, в качестве добавок для снижения износа деталей двигателей (например, нанокомпозиция на основе модифицированных высокоуглеродистых железо-силикатных компонентов существенно снижает коэффициент трения металлических поверхностей)
8. Устройства на основе углеродных нанотрубок (УНТ)	Изготовление диодов, осцилляторов, транзисторов, наножидкостных элементов в области наноэлектроники. Материалы с повышенной механической прочностью и жесткостью
9. Нанокристаллы	Нанокристаллы размером несколько нанометров получают методами испарения и конденсации металлов. Используются в качестве «квантовых точек» и их массивов для повышения плотности записи информации (до 4 трлн байт на см2), а также для приборов ночного видения
10. Нанопродукты бытового назначения	Нанопокрытия с различными свойствами, «умный» текстиль и др.

Естественно, что перечисленными векторами применения не исчерпывается все многообразие использования наночастиц, наноэмульсий и наноматериалов. Ниже будет более подробно рассмотрено их применение для модификации текстильных волокнистых материалов и целенаправленного придания им новых и улучшенных свойств.