Тонкие композиционные покрытия на основе желатина с неорганическими наночастицами

Разработана методика формирования тонких пленок желатина и композиционных покрытий с наночастицами диоксида кремния и оксида цинка методом спин-коатинга. Методом атомно-силовой микроскопии получены новые данные о морфологии и структурных характеристиках сформированных желатиновых и нанокомпозиционных пленок. Представлены зависимости параметров шероховатости композиционных покрытий от содержания наночастиц диоксида кремния и оксида цинка в полимерной матрице. Показано, что введение неорганических наночастиц в структуру желатина позволяет формировать нанокомпозиты с более развитой поверхностью. Установлено, что введение наночастиц диоксида кремния приводит к гидрофобизации поверхности полимер-неорганических пленок на основе желатина, в то время как модификация наночастицами оксида цинка (до 8 мг на 1 мг желатина) позволяет улучшить смачиваемость нанокомпозиционных покрытий водой.

1. Biswas, S. Application of biopolymers as a new age sustainable material for surfactant adsorption: A brief review / S. Biswas, A. Pal // Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. – 2021. – Vol. 2. – P. 100145. https://doi.org/10.1016/j.carpta.2021.100145

2. Strategies to Improve the Properties of Amaranth Protein Isolate-Based Thin Films for Food Packaging Applications: Nano-Layering through Spin-Coating and Incorporation of Cellulose Nanocrystals / A. López-Rubio [et al.] // Nanomaterials. – 2020. – Vol. 10, N 12. – P. 2564. https://doi.org/10.3390/nano10122564

3. Оптические химические сенсоры (микро- и наносистемы) для анализа жидкостей / С. Б. Саввин [и др.] // Рос. хим. журн. (Журн. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева). – 2008. – Т. 52, № 2. – С. 7–16.

4. Yang, Z. Gelatin-Based Nanocomposites: A Review / Z. Yang, S. Chaieb, Y. Hemar // Polymer Reviews. – 2021. – Vol. 61, N 4. – P. 765–813. https://doi.org/10.1080/15583724.2021.1897995

5. Протолитические и комплексообразующие свойства индикаторов в среде желатинового геля / Е. А. Решетняк [и др.] // Вісн. Харків. нац. ун-ту. Хімія. – 2005. – № 669, Вип. 13(36). – С. 67–82.

6. Индикаторные пленки на основе желатинового геля для определения Со(II), Cu(II), Pb(II), Cd(II), Ni(II), Zn(II), Fe(ІІІ), Al(III), Ва(II), Sr(II) и SO42– / Е. А. Решетняк [и др.] // Методы и объекты химического анализа. – 2012. – Т. 7, № 4. – С. 192–201.

7. Булатова, Р. Р. Нанокомпозитные гели / Р. Р. Булатова, И. В. Бакеева // Вестн. МИТХТ. – 2011. – Т. 6, № 1. – С. 3–21.

8. Nanocomposite films consisting of functional nanoparticles (TiO2 and ZnO) embedded in 4A-Zeolite and mixed polymer matrices (gelatin and polyvinyl alcohol) / M. Azizi-lalabadi [et al.] // Food Research International. – 2020. – Vol. 137. – P. 109716. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109716

9. Idumah Igwe, C. Novel trends in conductive polymeric nanocomposites, and bionanocomposites / C. Idumah Igwe // Synthetic Metals. – 2021. – Vol. 273. – P. 116674. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2020.116674

10. Tanwar, A. ZnO NPs incorporated gelatin grafted polyacrylamide hydrogel nanocomposite for controlled release of ciprofloxacin / A. Tanwar, P. Date, D. Ottoor. // Colloid and Interface Science Communications. – 2021. – Vol. 42. – P. 100413. https://doi.org/10.1016/j.colcom.2021.100413

11. Moniruzzaman, M. Polymer Nanocomposites Containing Carbon Nanotubes / M. Moniruzzaman, K. I. Winey // Macromolecules. – 2006. – Vol. 39, N 16. – P. 5194–5205. https://doi.org/10.1021/ma060733p

12. Development of a nanocomposite scaffold of gelatin–alginate–graphene oxide for bone tissue engineering / S. D. Purohit [et al.] // International Journal of Biological Macromolecules. – 2019. – Vol. 133. – P. 592–602. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2019.04.113

13. Hanemann, T. Polymer-Nanoparticle Composites: From Synthesis to Modern Applications / T. Hanemann, D. V. Szabó // Materials. – 2010. – Vol. 3, N 6. – P. 3468–3517. https://doi.org/10.3390/ma3063468

14. ECTFE hybrid porous membrane with hierarchical micro/nano-structural surface for efficient oil/water separation / J. Pan [et al.] // Journal of Membrane Science. – 2017. – Vol. 524. – P. 623–630. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2016.11.012

15. Dynamics, crystallization and structures in colloid spin coating / M. Pichumani [et al.] // Soft Matter. – 2013. – Vol. 9, N 12. – P. 3220. https://doi.org/10.1039/c3sm27455a

16. Toward Sustainable PLA-Based Multilayer Complexes with Improved Barrier Properties / J. R. Rocca-Smith [et al.] // ACS Sustainable Chem. Eng. – 2019. – Vol. 7, N 4. – P. 3759–3771. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.8b04064

17. Environmental friendly and sustainable gas barrier on porous materials: Nanocellulose coatings prepared using spinand dip-coating / A. M. Herrera [et al.] // Materials & Design. – 2016. – Vol. 93, N 5. – P. 19–25. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.12.127

18. Парфенов, В. А. Атомно-силовая микроскопия и ее применения в науке, технике и реставрации / В. А. Парфенов, И. А. Юдин // Изв. СПбГЭТУ «ЛЭТИ». – 2015. – № 9. – С. 61–70.

19. Optical and morphological characterization by atomic force microscopy of luminescent 2-styrylpyridine derivative compounds with Poly(N-vinylcarbazole) films / E. Pérez-Gutiérrez [et al.] // Thin Solid Films. – 2011. – Vol. 519, N 18. – P. 6015–6020. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2011.04.129

20. Recent Applications of Advanced Atomic Force Microscopy in Polymer Science: A Review / P. Nguyen-Tri [et al.] // Polymers. – 2020. – Vol. 12, N 5. – P. 1142. https://doi.org/10.3390/polym12051142

21. Полетов, Я. А. Исследование плёнок полиметилметакрилата, модифицированного сверхмалыми количествами медь/углеродных нанокомпозитов, методом атомной силовой микроскопии / Я. А. Полетов, С. Г. Быстров, В. И. Кодолов // Хим. физика и мезоскопия. – 2014. – Т. 16, № 1. – С. 103–108.