В ФИАНе проведены исследования мыльно-желатиновых пленок, где обнаружены любопытные свойства – повышение упругости и прочности, сулящие большие технологические перспективы, сообщается в пресс-релизе института. Ученые ожидают, что подобными механическими характеристиками будут обладать самые тонкие монослойные графеновые пленки больших размеров (но только тогда, когда они появятся). До той поры экспериментаторы получают возможность отрабатывать технологии на образцах схожих мыльно-желатиновых пленок.
Ученые Физического института РАН имени П.Н. Лебедева обнаружили, что на прозрачных жидких пленках при введении в них даже небольших световых потоков образуются световые треки шириной 10–20 мкм, распространяющиеся по поверхности пленки наподобие молний. Эти образования появляются в результате давления света на поверхность пленки.
Для детального изучения этого явления ученые считают необходимым использовать более вязкую субстанцию, чем обычная водно-мыльная мембрана, так как там треки распространяются слишком быстро. После многочисленных экспериментов выбор ученых пал на водно-желатиновый раствор. Помимо оптических свойств, пленки неожиданно сами по себе обнаружили любопытные механические характеристики.
Мыльно-желатиновые пленки обладают удивительной прочностью и упругостью: в отличие от обычных мыльных пузырей, они способны сохранять эластичность и форму и в герметичном пространстве и даже на открытом воздухе. Дело в том, что в соединении желатина с глицерином и специально подобранным мылом возникает новая структура связей длинных молекул желатина и глицерина, напоминающая резину.
Механические свойства желатиновых пленок представляют большой практический интерес для самых разных направлений в оптике. В то время как для водных мыльных пленок допустимая нагрузка составляет около 0,07 г/см, желатиновая пленка выдерживает нагрузку около 1 г/см.
Эта нагрузка на пленку может быть в виде не взаимодействующей с ней жидкостью, которая, собираясь в центре, превращается в жидкую линзу с переменным фокусным расстоянием, причем ее параметры можно менять, варьируя нагрузку или давление воздуха под пленкой.
Если жидкость будет полимеризующейся, как смола епоксидна, то после застывания на пленке она без дополнительной обработки превращается в асферическую прозрачную линзу с оптически гладкими поверхностями и малым фокусным расстоянием, настоящий подарок природы для специалистов.
Изготовленные по такой технологии линзы отличаются большими размерами благодаря увеличению поверхностного натяжения наливаемых на пленку жидкостей: если раньше из обычных затвердевающих капель можно было делать только линзы Левенгука – около 1 мм, – то с желатиновой пленкой их размер увеличивается в десятки раз. При этом, в отличие от обычных капель, у них гладкими являются и нижняя, и верхняя поверхность.
При доработке технологии изготовления таких линз их свойства, несомненно, могут быть улучшены.
Научный интерес могут представлять и другие свойства мыльно-желатиновых пленок: тепло- и электропроводные свойства, способность дополнительно обработанных пленок контактировать и прилипать к различным поверхностям и их прочность, а также возможность получения из тянущегося застывающего мыльно-желатинового раствора тонких длинных нитей и световодов, обладающих прочностью паутины. Теоретики предсказывают, что подобными свойствами будут обладать монослойные графеновые пленки, но до тех пор, пока графеновые пленки больших размеров недоступны, экспериментаторы могут оттачивать свое мастерство на похожих по свойствам образцах мыльно-желатиновых пленок. (strf.ru/Химия Украины и мира)