Новости

14 января, 2022 11:58

Полимер улучшили нанопорами

Источник: Стимул
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
Структура мезопористого материала после растяжения. Источник: 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.

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.

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.

«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.

18 января, 2022
Ученые выяснили судьбу сибирских рек, впадающих в Северный Ледовитый океан
В местах впадения крупных рек в океан накапливаются большие объемы опресненной воды — речные ...
18 января, 2022
Ученые выяснили, от чего зависит эффективность доставки лекарств в раковые клетки
С помощью везикул, отделяемых от мембран клеток, можно доставлять в раковые клетки уничтожающ...