Сложно представить область человеческой деятельности, где не используются полимерные материалы. К полимерам относятся известные всем полиуретан, полипропилен и множество других видов материалов с приставкой "поли-". Эти материалы обладают целым рядом достоинств: при своей легкости они имеют высокую прочность и эластичность, недороги в производстве и, в отличие от металлов, не подвержены коррозии.

Однако у полимеров есть свои естественные враги. Микроорганизмы, размножающиеся на их поверхности, приводят к разрушению материалов и снижению срока службы изделий из них. Поиском решения этой проблемы занимаются на кафедре "Радиоэлектроника, телекоммуникации и нанотехнологии" института № 12 "Аэрокосмические наукоемкие технологии и производства" МАИ.

Иголки" и электричество

Защищать полимеры от биодеструкции команда кафедры РТН, возглавляемая профессором Верой Матвеевной Елинсон, предлагает с помощью специальных антимикробных покрытий нанометровой толщины.

В процессе работы над проектом было проведено исследование основных характеристик поверхности полимеров, влияющих на развитие микроорганизмов. Команда пришла к выводу, что создать неблагоприятную для микробов среду поможет гидрофобное покрытие, обладающее электрическим зарядом.

- Бактериальные клетки не могут существовать и делиться в среде, не содержащей жидкой воды, - объясняет участник проекта, аспирант кафедры РТН Владислав Кочетов. - Поэтому специфический рельеф и гидрофобность поверхности будут способствовать максимальному отчуждению микробных клеток. Также микроорганизмы имеют свой заряд, поэтому, придавая определенный заряд поверхности, возможно добиться отталкивающего эффекта.

Наиболее перспективными в решении этих задач маевцы считают фторуглеродные покрытия, сформированные методами ионно-плазменной технологии. Они представляют собой тончайшую пленку, наносимую на поверхность изделия методом распыления. Электрический заряд пленки образуется за счет взаимодействия ионов фтора и углерода. Также покрытие обладает особым микрорельефом, напоминающим иглы ежика. Если электрический заряд со временем ослабнет, острые, хоть и не видимые глазом "иголки" пленки все равно обеспечат защиту от бактерий.

Защита на Земле и в космосе

Команда уже опробовала разработанные покрытия на полиэтилентерефталате (ПЭТФ) - материале, который широко используют при производстве радиоэлектроники, оптических, медицинских и биотехнологических систем, например, оптических линз, мембранных телескопов, имплантатов, лабораторной посуды и др.

- Было доказано, что воздействие электрического поля приводит к изменению устойчивости микроорганизмов на поверхности ПЭТФ, - говорит Владислав. - Однако заряд можно рассматривать как временный барьер, ограждающий материал от микробиологического воздействия. Определить время, в течение которого защита будет максимально эффективной, - наша следующая задача.

Покрытия, разработанные в МАИ, уникальны. Коллектив уверен: с учетом актуальности проблемы биодеструкции полученные результаты будут полезны не только в России, но и за рубежом.

- Разработка будет востребована в аэрокосмической инженерии, в производстве электроники и политроники, где полимерные материалы используются особенно широко и зачастую выходят из строя раньше, чем само изделие, - отмечает маевец. - Также мы предполагаем, что результаты нашей работы будут внедрены в медицину и помогут добиться максимально длительного срока службы изделий, взаимодействие которых с микроорганизмами неизбежно, например имплантов.

В ближайшее время команда планирует продолжать исследования с использованием расширенной линейки полимерных материалов, а также фторуглеродных смесей разных видов для достижения максимальной эффективности покрытия....