В Германии разработана водорастворимая аэрозольная краска двойного действия

Команда немецких исследователей из Университета Регенсбурга разработала новый флуоресцентный краситель на водной основе. Главная особенность нового красителя, легко смывающегося обычной водой, заключается в том, что он позволяет одновременно визуализировать распределение градиентов температуры и давления при испытаниях автомобилей и самолетов, являясь при этом экологически безопасным.

В этой связи стоит отметить, что визуализацию распределения давления и температуры на корпусе автомобиля или самолета в ходе испытаний в аэродинамической трубе эксперты рассматривают в качестве одной из важнейших составляющих аэродинамических испытаний. В настоящее время подобная задача решается с использованием специальных красителей, флуоресцентная способность которых зависит от давления или температуры окружающей среды. Однако наличие в составе традиционных красителей летучих и весьма токсичных органических растворителей вынуждает персонал работать с применением специальных средств защиты. Кроме того, немалые сложности связаны и с удалением таких красителей с поверхностей корпуса испытуемых аппаратов, что, как правило, требует больших финансовых затрат. Что же касается Отто Вольфбайса (Otto Wolfbeis) и его коллег по университету, то разработанные ими люминесцентные водорастворимые красители могут применяться для одновременного измерения как давления, так и температуры.

Согласно информации, опубликованной на страницах интернет-портала rcc.ru, в процессе своей работы Отто Вольфбайс решил использовать флуоресцентные порфириновые комплексы платины (II), которые, как известно, обладают способностью детектировать парциальное давление кислорода (данная величина в последующем может быть использована для расчета барометрического давления). Что же касается растворимости указанных комплексов в воде, то для ее достижения исследователи импрегнировали их в наночастицы, состоящие из водорастворимого кислородопроницаемого полимера. В свою очередь, полученные наночастицы использовались в качестве каретки-носителя для других микрочастиц – непроницаемых для кислорода полимерных микрогранул, подкрашенных люминесцентным комплексом иридия. Такие частицы выполняли роль температурной пробы, «не обращая внимания» на влияние давления.

Ведущий автор исследования отмечает, что распыление люминесцентных полимерных сфер на поверхность алюминия приводит к образованию слоя красителя, который отличается не только высокой устойчивостью, но и хорошим значением механической адгезии к поверхности металла. При этом немецкие эксперты подчеркивают, что высокая адгезия наночастиц с красителями к металлу (явившаяся, кстати, неожиданностью для исследователей) позволяет обходиться без использования каких-либо дополнительных полимерных связующих и растворителей.

Регенсбургские ученые также отмечают, что обе индикаторных пробы, входящие в состав нового красителя, могут быть переведены в возбужденное состояние под воздействием света с длиной волны 405 нм, причем два независимых сигнала позволяют визуализировать распределение давления и температуры по окрашенной поверхности. Немаловажными также являются и такие характеристики сенсорного красителя, как экологическая безвредность, безопасность в работе и весьма хорошие показатели по основному предназначению.

Что же касается дальнейших планов немецких химиков, то в скором будущем Вольфбайс и его коллеги собираются добиться сокращения времени отклика пробы, лимитируемого в настоящее время скоростью диффузии кислорода через полимерный слой. Руководитель исследовательской группы надеется, что время отклика может быть уменьшено до миллисекунд, что требуется производителям автомобилей и летательных аппаратов для испытаний своей продукции.

Комментируя результаты работы немецких ученых, канадский специалист по тонким индикаторным пленкам для определения газов из Университета Карлтон (Оттава) Роберт Крачли (Robert Crutchley) отметил, что существование других методик, позволяющих одновременно измерять давление и температуру, вовсе не мешает назвать подход химиков из Регенсбурга революционно-новаторским.