Ученые из Красноярска создали защитное покрытие для древесины, способное снизить ее разрушение, вызванное воздействием влаги, атмосферных явлений, ультрафиолета, а также микроорганизмов, таких как бактерии и грибки. Инновационная технология предполагает использование льняного масла в сочетании с добавкой на основе нановолокон оксида алюминия. Данный состав уже применяется в промышленном производстве и может быть использован для защиты деревянных конструкций и изделий в строительстве, мебельном производстве и при деревообработке.
Разложение древесины под воздействием атмосферных факторов – это закономерный и естественный процесс, посредством которого органические материалы возвращаются в природный круговорот. Ультрафиолетовое излучение, кислород, вода, а также грибы и бактерии приводят к потемнению, посерьезкению, изменению текстуры древесины, делая ее более шероховатой, и, в конечном итоге, к ее растрескиванию и разрушению.
Специалисты Красноярского научного центра Сибирского отделения Российской академии наук создали методику, обеспечивающую надежную защиту изделий из древесины. В основе инновационного решения лежит льняное масло, которое подвергается полимеризации и застывает на воздухе, а также нановолокна оксида алюминия, придающие полимерному слою дополнительную прочность. Эти нановолокна, обладающие твердостью, сопоставимой с алмазной, в пять тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса. Технология изготовления таких нановолокон, также разработанная учеными ФИЦ КНЦ, не имеет аналогов в мире. Существенным преимуществом является низкая стоимость процесса синтеза нановолокон. При корректном введении нановолокон в материал они способны существенно улучшить характеристики традиционных защитных покрытий.
Созданный состав обеспечивает защиту древесины от разрушения после его нанесения. Формируемая композитная пленка не позволяет молекулам воды проникать внутрь и предотвращает воздействие бактерий и грибов. Также нановолокна способствуют рассеиванию ультрафиолетового излучения. Благодаря этому покрытие существенно продлевает срок службы деревянных изделий и поддерживает их привлекательный внешний вид, даже при продолжительном использовании на открытом воздухе.
«Нановолокна не просто увеличили прочность покрытия, но и сократили время его высыхания. Особые связующие молекулы химически взаимодействуют с нановолокнами оксида алюминия и внедряются в формирующуюся полимерную пленку. Это приводит к образованию единой гибридной структуры, состоящей из нановолокон и полимерных цепей », — комментирует один из авторов разработки Станислав Хартов, кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН.
Благодаря данной молекулярной структуре покрытие отличается равномерностью и демонстрирует устойчивые защитные характеристики на всей площади деревянной поверхности. Достигнутые показатели уже стали основанием для начала серийного выпуска созданного состава.
«Быстрое высыхание покрытий приводит к возникновению внутренних механических напряжений в пленке, что может проявляться в виде деформации и трещин. Нановолокна оксида алюминия выполняют в пленке роль армирующего материала, снижая механические напряжения и сохраняя ее целостность. Таким образом, применение нановолокон оксида алюминия позволяет использовать более эффективные ускорители высыхания и создавать более износостойкое покрытие, обладающее повышенной прочностью», — заключил один из авторов разработки Михаил Симунин, ведущий инженер Института физики им. Л.В. Киренского СО РАН, кандидат технических наук.
Разработанная технология решает важную прикладную задачу, связанную с созданием экологически безопасных и износостойких материалов для строительства, производства мебели и деревообработки. Она демонстрирует успешное внедрение фундаментальных исследований в коммерческую практику и позволяет заменить импортные аналоги в области высокотехнологичных покрытий. Продукты, созданные на основе этой технологии, уже доступны на рынке под названиями «Наномасло» и «Нанолазурь».
Материалы и фотографии предоставлены Федеральным исследовательским центром «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук»