Нанотехнологии в природе: эффект лотоса

Стирка – это перенос грязи
из одного места в другое.

До появления синтетических моющих средств (МС) люди мылись, мыли и стирали только мылом. Оно и теперь занимает значительное место среди моющих средств. Как сдедует из древнерусских письменностей, уже в середине XI века слово мыло было понятным в Киевской Руси. При Петре I в России возникло производство зеленого мыла из конопляного масла и поташа. Первые моющие средства, подходящие под современное определение, были созданы в Германии в 1916 г. благодаря разработкам немецкого химика Фрица Понтера.  Особенно быстрый рост производства синтетических МС наблюдался в XX веке. Например, их производство выросло в 3 раза только за период с 1965 по 1970 год. В настоящее время более половины товаров, относящихся к бытовой химии, являются различного рода средствами для мытья и стирки.
Мировой объем производства МС превысил в этом году 15 миллионов тонн. Если учесть что необходимая концентрация МС при стирке, мытье посуды и т.д., не превышает 1%, становится понятным тот огромный объем грязной воды, который поступает в канализацию и окружающую среду по окончании всех этих процессов. Это около 2 миллиардов м3 или примерно 2000 км3, что приблизительно равняется объему двух Ладожских озер. В связи с этим возникает вполне логичный вопрос: как можно снизить такой огромный уровень загрязнения той среды в которой все мы живем? Ответ на него напрашивается сам собой – создание незагрязняющихся тканей, т.е. тканей к поверхности которых не прилипает грязь и которые, именно поэтому, не нужно стирать. Природа в течение миллиардов лет создавала примеры оптимального решения этой и других проблем, которым человечество должно следовать в своей жизнедеятельности для спасения себя и всей жизни на нашей планете. Задача состоит лишь в том, как правильно понять эти советы и как им следовать на практике.
Эффект лотоса был открыт профессором биологии Вильгельмом Бартлоттом из Университета г. Бонна сравнительно недавно (в 90-е годы прошлого столетия). Это открытие вызвало и продолжает вызывать огромный интерес во всем мире. За свои исследования профессор Бартлотт был неоднократно удостоен престижных наград за успехи в области науки (премия им. К.-Х. Бекуртса, исследовательская премия Ф. Морриса) и был номинирован на получение награды Президента ФРГ. В чем же суть этого эффекта?
Цветок лотоса закрывает вечером свои лепестки и погружается обратно в мутную болотную воду, с тем чтобы вынырнуть вновь на восходе солнца и, сияя, раскрыться вновь. Таким образом, он олицетворяет незапятнанную красоту и нетронутую чистоту в загрязненной среде. Лотос - распространенный и многозначный символ в китайской, японской, индийской и египетской мифологиях. Это образ источника мира, производительной силы, развертывания бытия, он выступает в качестве символа возрождения, красоты, жизни, счастья, чистоты и духовности. В буддизме лотос служит традиционным символом чистоты. Суть эффекта лотоса состоит в крайне низкой смачиваемости (гидрофобности) поверхности листьев и лепестков растений рода лотус и некоторых других, таких как например, настурция. Благодаря особенностям наноструктуры поверхности, вода, попадающая на поверхность лепестков и листьев, сворачивается в шарикообразные капли. При стекании с листа вода захватывает с собой частицы пыли и грязи, тем самым очищая поверхность растения. Биологическое значение эффекта состоит в защите поверхности растения от заселения грибками, водорослями и микроорганизмами, а также в бо́льшем коэффициенте полезного действия фотосинтеза. Практическое значение использования эффекта лотоса в повседневной практике предельно понятно: изготовление самоочищающихся тканей позволит значительно уменьшить расход моющих средств и образующихся при этом сточных вод, что позволит заметно снизить загрязнение нашей планеты. Здесь возможны по крайней мере два решения. Первое, создание тканей с эффектом лотоса, выбрала компания BASF. Их первый полимерный технический текстильный материал, WINCOR® TX TT, предн  азначен для изготовления тентов, зонтов, навесов, парусов и других изделий из ткани, которые используются под открытым небом и подвергаются максимальному загрязнению. Эффект самоочищения, т.е. эффект лотуса, достигается за счет расположенных на поверхности материала наночастиц, придающих ему гидрофобные свойства.

Другое решение предложила компания Раст-Олеум (Rust-Oleum): супергидрофобный спрей NeverWet, которым можно обработать поверхость любого материала, после чего она перестает загрязняться. Действие спрея NeverWet основано на использовании эффекта лотуса, а насколько он эффективен вы можете убедиться посмотрев короткий фильм на этом вебсайте.


https://www.youtube.com/watch?v=3TosA9Z3sjA

Профессор Дмитрий Муравьев,
Автономный Университет Барселоны.