Одним из наиболее распространенных источников передачи инфекций являются поверхности, с которыми люди часто контактируют. Например, дверные ручки и поручни. Медь с давних пор известна своими антибактериальными свойствами, но традиционные способы ее нанесения дорого стоят, кроме того, они могут ухудшать механические характеристики изделий.
Как рассказали в Тверском государственном университете, технология, которую ученые этого вуза разработали вместе с зарубежными коллегами, позволяет создавать медные антибактериальные покрытия на изделиях из нержавеющей стали. Разработка может быть использована в медицине, транспорте и общественных пространствах.
Технология основана на методе лазерного плавления порошка (L-PBF). Он позволяет точечно "вплавлять" медь в поверхность нержавеющей стали марки 304. Тверская разработка обеспечивает экономный расход материала, высокую адгезию покрытия и отсутствие дефектов.
Исполняющий обязанности ректора Тверского государственного университета Дмитрий Беспалов отметил, что интеграция аддитивных технологий и вычислительного моделирования открывает новые возможности для создания функциональных материалов с заданными свойствами. Новая разработка демонстрирует, как фундаментальные и прикладные исследования могут привести к практическим решениям в области санитарной безопасности.
"Полученные результаты позволяют существенно снизить расход меди по сравнению с традиционными методами напыления и при этом добиться максимального антибактериального эффекта. Такие покрытия могут стать основой для создания самоочищающихся и самодезинфицирующихся поверхностей", - подчеркнул Дмитрий Беспалов.
Ученые выполнили полный цикл исследований - от 3D-печати и микроструктурного анализа до молекулярно-динамического моделирования. Они установили, что при сверхбыстром нагреве и охлаждении медь активно сегрегирует на поверхность стали, образуя так называемые медные островки. Именно они обеспечивают выраженный антибактериальный эффект.
Высокая эффективность разработанного покрытия была подтверждена в ходе биологических испытаний. Они показали, что в течение одного часа после контакта с обработанной поверхностью наступает полная инактивация бактерий Escherichia coli и Acinetobacter baumannii.
Разработанная в Твери технология позволяет обрабатывать уже готовые металлические изделия. Кроме того, с ее помощью можно создавать покрытия с дополнительными свойствами, например с повышенной коррозионной стойкостью и биосовместимостью. В будущем планируется расширить используемые материалы и адаптировать метод под различные области применения.
P. S. Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.