Учёные из Калифорнийского университета в Беркли и Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли обработали поверхность полиэтилена железным катализатором. В лабораторных испытаниях обработанный материал сцеплялся с полярными поверхностями, включая стекло, до 90 раз сильнее, чем обычный полиэтилен. При этом его прочность на растяжение и температура плавления практически не изменились. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature 13 октября 2026 года.

Изменить поверхность, а не весь материал

Полиэтилен удобен в производстве, но плохо сцепляется с некоторыми материалами. Исследователи обрабатывали твёрдую плёнку на границе с жидкостью при температуре ниже 80 °C. Железный катализатор помог превратить часть звеньев полимерной цепи у поверхности в кетонные группы. Они улучшают сцепление с полярными материалами.

Такой подход меняет тонкий внешний слой, оставляя основную часть пластика почти прежней. Представим пластиковую деталь, которую нужно приклеить к стеклу: обработка поверхности может помочь ей лучше держаться, не требуя менять состав всей детали. Это условный пример, а не испытание, описанное в статье.

Для плёнки, обработанной при 65 °C в течение 24 часов, хватило 0,001 мол.% железного катализатора: содержание кетонных групп достигло 0,6 мол.%. Без катализатора в этих условиях окисления не наблюдали. В испытаниях сцепления результат был до 90 раз выше, чем у необработанного полиэтилена, и до четырёх раз выше, чем у полиэтилена, окисленного в однородной среде при сопоставимой степени изменения.

Для полиэтилена низкой плотности температура плавления до обработки и после неё составляла 112,4 °C. Авторы также сообщили, что кетонные группы на поверхности можно дополнительно модифицировать, чтобы усилить сцепление.

Пока результат проверили на лабораторных образцах и конкретных поверхностях, в том числе на стекле. При повторной переработке сцепление полиэтилена низкой плотности ослабло, хотя его основные тепловые и механические свойства существенно не изменились за два цикла. Поэтому показатель «до 90 раз» нельзя переносить на любые виды пластика и производственные условия. Подробнее об услуге подготовки научной статьи можно узнать в соответствующем разделе.

Схема показывает, как каталитическое окисление меняет поверхностный слой полиэтилена, не затрагивая существенно его объёмные свойства.

Фото: La Miko / Pexels