Наука и технологии 14 Января 2022

Полимер улучшили нанопорами

Ученые из Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова и Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова впервые предложили безопасный и экологически чистый способ создания мезопористых материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена
Полимер улучшили нанопорами
Структура мезопористого материала после растяжения
Arzhakova et al. / Membranes, 2021

Российские ученые предложили экологически чистый способ создания мезопористых полимерных материалов, которые широко применяются в качестве сорбентов, фильтров, мембран для разделения газов, а также при разработке систем доставки лекарств. Новый метод поможет изготавливать механически прочные материалы, не уступающие по качеству уже имеющимся. Данный подход экологически безопасен, прост в исполнении и может быть использован в промышленных масштабах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Membranes.

magnifier.png Уникальный комплекс свойств мезопористых материалов обеспечивается благодаря их высокоорганизованной и упорядоченной фибриллярно-пористой структуре с наноразмерными порами. Их получают в ходе межкристаллитного крейзинга: частично кристаллические полимеры подвергают действию напряжения, которое вызывает появление пор и самоорганизацию аморфной фазы исходного вещества

Мезопористым называется материал, структура которого характеризуется наличием полостей и каналов диаметром 2‒50 нанометров. Мезопористые органические материалы широко применяются в химии, промышленности и медицине. На их основе создают продукты особого назначения, включая системы доставки лекарств, сорбенты для очистки воды от разливов нефти и мембраны.

Уникальный комплекс свойств мезопористых материалов обеспечивается благодаря их высокоорганизованной и упорядоченной фибриллярно-пористой структуре с наноразмерными порами. Их получают в ходе межкристаллитного крейзинга: частично кристаллические полимеры подвергают действию напряжения, которое вызывает появление пор и самоорганизацию аморфной фазы исходного вещества. Это происходит потому, что раздвигаются кристаллические ламели — своеобразные стопки кристаллических пластин.

Особое внимание привлекают пористые материалы на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, который разрешен к использованию в контакте с человеческим организмом. Они характеризуются высокой стабильностью формы и химической стойкостью, однако их получение представляет собой сложную научную и технологическую задачу. Переработка и модификация трудны: растворы и расплавы очень вязкие, а также приходится использовать токсичные растворители.


СХЕМА ПОЛИМЕРЫ.jpg
Сферы применения мезопористых материалов.
Arzhakova et al. / Membranes, 2021

Ученые из МГУ и РЭУ впервые предложили безопасный и экологически чистый способ создания мезопористых материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена. В основе лежит деформирование полимера в присутствии двухфазной эмульсии типа «масло-в-воде» по механизму межкристаллитного крейзинга. По своим характеристикам (паропроницаемость, теплоизоляционные свойства, гидроизоляционные свойства и прочность) полученные мезопористые материалы не уступают своим коммерческим аналогам из традиционных полимеров, включая полиэтилен и полипропилен.

magnifier.png «Предложенный нами подход очень эффективен, прост в исполнении и безопасен для внедрения в производство. К его несомненным преимуществам следует отнести возможность быстрого масштабирования, а также применения для структурно-механической модификации полимерных пленок, волокон и лент»

«Предложенный нами подход очень эффективен, прост в исполнении и безопасен для внедрения в производство. К его несомненным преимуществам следует отнести возможность быстрого масштабирования, а также применения для структурно-механической модификации полимерных пленок, волокон и лент. В дальнейшем наши исследования будут посвящены созданию инновационных гибридных органо-неорганических нанокомпозиционных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с целым комплексом ценных функциональных свойств, отвечающих вызовам XXI века», — рассказывает Ольга Аржакова, заведующая лабораторией, доцент, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории структуры полимеров химического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.

По материалам пресс-службы Российского научного фонда

Еще по теме:
25.01.2022
Коллектив биологов из МГУ имени М. В. Ломоносова выяснил, каким образом Tat-белок вируса иммунодефицита человека (ВИ...
19.01.2022
14 января 2022 года скончался Юрий Иванович Журавлев, выдающийся ученый в области математики, прикладной математики и ин...
13.01.2022
Как астрономы восстанавливают и развивают советскую инфраструктурную базу для наблюдений за космическим мусором и потенц...
12.01.2022
11 января 1918 года в Петрограде родился Павел Исаков — выдающийся советский конструктор боевых машин пехоты, в том числ...
Наверх