Фильтр "наоборот" задерживает мелкие частицы, но пропускает крупные

Уникальная мембрана пропускает крупные элементы и задерживает мелкие.

Фото Tak-Sing Wong Lab.

Простейший фильтр (похожий на современное сито) появился много веков назад, с его помощью люди смогли отделять частицы нужного размера от всех остальных. С тех пор во многих приборах от кофемашины до сложной системы очистки воды используется тот же принцип: мелкие частицы проходят сквозь сетку, а крупные задерживаются с другой стороны. Но новое изобретение инженеров из Пенсильванского университета во главе с Так-Сином Воном (Tak-Sing Wong) переворачивает процесс фильтрации с ног на голову. Разработанная ими самовосстанавливающаяся жидкостная мембрана свободно пропускает крупные элементы, но задерживает мелкие.

Чтобы лучше понять принцип работы такой мембраны, нужно представить себе детский набор для надувания мыльных пузырей. Раствор образует на кольце тонкую плёнку. При этом, если намочить палец в мыльной воде, то можно проткнуть этот слой, не разрушая его. Новая мембрана действует похожим образом и использует для разделения не отверстия определённого размера, а кинетическую энергию, падающих на неё элементов.

Собственно, первые прототипы нового устройства и были изготовлены из мыльного раствора, но позже в воду добавили другие компоненты, которые делали плёнку более устойчивой, а также придавали ей антибактериальные свойства и устраняли запах.

 

"Как правило, более мелкий объект из-за меньшей массы обладает более низкой кинетической энергией, ‒ рассказывает Вон в пресс-релизе университета. ‒ Таким образом, больший объект с более высокой кинетической энергией пройдет через мембрану, в то время как меньший будет задержан".

Исследователи видят много путей использования для своей разработки. Например, чудо-плёнка может заменить целую операционную в районах стихийных бедствий и военных действий. При нанесении на рану она будет отсеивать опасные микроорганизмы, в то время, как хирург сможет беспрепятственно вводить сквозь неё свои инструменты. Кроме того, мембрана может использоваться для покрытия мусорных контейнеров и выгребных ям, чтобы пропускать твёрдые отходы, но задерживать запахи внутри.

Заглядывая в будущее, команда и дальше планирует развивать возможности своей мембраны, придавая ей более широкий набор функций. Планируется сотрудничество и с другими группами исследователей с целью тестирования разработки и её адаптации для практического применения.

Более подробно с изобретением инженеров из США можно ознакомиться, прочитав статью, опубликованную ими в издании Science Advances.

Узнать о других интересных и необычных новинках в мире материалов можно, заглянув в посвященный им раздел проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru). Например, недавно учёными были выращены гибкие, как резина, алмазы и разработана негорючая древесина.