В настоящее время гибридные полимер-неорганические композиты очень популярны, т.к. они зачастую объединяют многие полезные функции, которые одновременно не могут встретиться ни в каком другом материале. Они могут обладать уникальными механическими, термическими, оптическими, электронными и биологическими свойствами и могут найти применение практически в любой области.
Большое число исследований посвящено получению прозрачных композитов, эффективно поглощающих свет в определенных диапазонах длин волн. Например, материал на основе оргстекла (PMMA) и квантовых точек оксида цинка может оказаться эффективным экраном для ультрафиолетового излучения. Однако получение подобных материалов сопряжено с определенными трудностями. Например, довольно сложно добиться равномерного распределения наночастиц в полимерной матрице, а это приводит к неоднородности оптических характеристик материала.
Международная группа исследователей (Великобритания, Швеция, США и Швейцария) впервые представила метод получения объемного УФ-поглощающего прозрачного материала на основе ZnO и PMMA. В основе метода лежит
in situ золь-гель полимеризация – наночастицы оксида цинка формируются в процессе гидролиза ацетата цинка (Zn(CH
3COO)
2•2H
2O) в присутствии моноэтаноламина (monoethanolamine, MEA), а одновременно с этим происходит радикальная полимеризация метилметакрилата. MEA выполняет роль поверхностно-активного вещества, связывающего частицы ZnO с неполярными молекулами полимера и препятствующего агломерации. Кроме того, MEA позволяет контролировать скорость золь-гель процесса, от которой напрямую зависит размер квантовых точек ZnO.
В результате образуется гомогенный прозрачный материал, равномерно испускающий чистый синий свет при облучении ультрафиолетом. Диаметр квантовых точек ZnO составляет 2.8 нм. Материал эффективно поглощает свет в ультрафиолетовой области даже при очень малом содержании оксида цинка (менее 0.02 масс. %). Предложенным способом можно получать гибридные материалы на основе и других полимеров.
Работа
«Bulk Synthesis of Transparent and Homogeneous Polymeric Hybrid Materials with ZnO Quantum Dots and PMMA» была опубликована в журнале
Advanced Materials.
