Дистанционно-контролируемые наноструктурированные покрытия для медицины, морских сооружений и энергетики

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 19-79-30091

НазваниеДистанционно-контролируемые наноструктурированные покрытия для медицины, морских сооружений и энергетики

Руководитель Винокуров Владимир Арнольдович, Доктор химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" , г Москва

Конкурс №33 - Конкурс 2019 года по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными 2019_33

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова «умные» материалы, дистанционный контроль, контролируемое высвобождение, инкапсуляция, самополирующиеся покрытия, фазово-переходные материалы, супергидрофобные материалы, борьба с биообрастаниями, поверхностный плазмонный резонанс, самосборка

Код ГРНТИ61.49.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Развитие Российской Федерации в XXI веке будет во многом определяться готовностью ответить на экономические, технологические и климатические вызовы, имеющие глобальный характер. К числу таких вызовов относятся: 1) необходимость освоения Арктики, в том числе с целью добычи нефти и газа из шельфовых месторождений; 2) глобализация энергетического рынка и ослабление позиций стран, экспортирующих традиционные ископаемые энергоресурсы; 3) глобализация угроз распространения патогенных микроорганизмов со множественной лекарственной устойчивостью, особенно опасных в виде внутрибольничных инфекций, а также патогенов, сохраняющихся в вечной мерзлоте. Освоение Арктики сулит открытие доступа к гигантским запасам нефти и газа, а глобальное потепление, играющее негативную роль во многих регионах Земли, может способствовать круглогодичной навигации и быстрому освоению территорий, ранее недоступных для хозяйственной деятельности из-за слишком сурового климата. Однако, освоение Крайнего Севера сопряжено с решением важных проблем: необходимостью борьбы с морскими обрастаниями, необходимостью наиболее рационально расходовать энергию на отопление жилых и производственных помещений, необходимостью борьбы с инфекциями в условиях, когда организм человека подвергается дополнительному стрессу. Новизна предлагаемого проекта заключается в разработке наноструктурированных покрытий на основе инкапсулированных функциональных добавок с возможностью регулирования свойств покрытия под действием внешних управляющих факторов (свет, температура, pH, ультразвук). Эта магистральная идея будет применена для разработки трех направлений исследования: 1) создание противообрастающих красок и покрытий; 2) создание энергосберегающих фазово-переходных материалов; 3) создание бактерицидных покрытий. Разрабатываемые противообрастающие краски и покрытия будут обладать свойствами управляемой абляции и/или управляемого высвобождения биоцидов. В зависимости от климатических условий и местоположения защищаемых сооружений и кораблей интенсивность обрастания будет различной, а значит, и ответная реакция защитного материала тоже должна регулироваться для оптимального расхода ресурса толщины слоя и ресурса биоцидной добавки. Энергосберегающие фазово-переходные материалы должны быть адаптируемыми к условиям использования. В зависимости от времени года и температурного режима задача использования таких материалов может включать необходимость длительного запасания энергии и ее высвобождения по мере необходимости. Разрабатываемые в ходе Проекта материалы будут обладать свойством высвобождать запасенную энергию под действием внешнего управляющего фактора. Бактерицидные наноструктурированные материалы будут сочетать различные эффекты для борьбы с образованием бактериальных биопленок: механический, супергидрофобный, фототермальный и эмиссионный. Кроме того, интенсивность проявления антибактериальных свойств будет модулироваться с помощью внешних факторов для снижения вероятности адаптации микроорганизмов и выработки резистентности к заданному сочетанию эффектов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Е Фу, Венцай Ван, Лицзюнь Чжан, Владимир Винокуров, Анна Ставицкая, Юрий Львов Development of Marine Antifouling Epoxy Coating Enhanced with Clay Nanotubes Materials, 2019, 12(24), 4195 (год публикации - 2019)
10.3390/ma12244195

2. Абхишек Панчал, Наурин Рахман, Светлана Коннова, Равиль Фахруллин, Донхуи Чжан, Диана Блейк, Виджай Джон, Евгений Иванов, Юрий Львов Clay Nanotube Marbles Enhanced with Inner Biofilm Formation for the Encapsulation and Storage of Bacteria at Room Temperature ACS Applied Nano Materials, 2020, 3, 2, 1263-1271 (год публикации - 2020)
10.1021/acsanm.9b02033

3. Бухалкин Д.Д., Семенов А.П., Новиков А.А., Мендгазиев Р.И., Стопорев А.С., Гущин П.А., Щукин Д.Г. Phase Change Materials in Energy: Current State of Research and Potential Applications / Фазово-переходные материалы в энергетике: современное состояние исследований и перспективы применения Chemistry and Technology of Fuels and Oils / Химия и технология топлив и масел, Переводная версия (2020, Volume 55, Issue 6, 733-741). Русская версия: (Номер: 6 (616), Год: 2019, стр. 51-56, ISSN 0023-1169). (год публикации - 2020)
10.1007/s10553-020-01089-8

4. Власов В.И., Михайлов А.В., Федоренко В.Д., Новиков А.А., Горбачевский М.В., Копицын Д.С., Винокуров В.А., Фарахов М.И., Фарахов М.М. Конденсационный сепаратор – новое устройство и система для подготовки газа Нефтяное хозяйство, Номер: 12, Год: 2019, Страницы:77-81 (год публикации - 2019)
10.24887/0028-2448-2019-12-77-81

5. Владимир Курьяков, Дарья Иванова, Антон Семенов, Павел Гущин, Евгений Иванов, Андрей Новиков, Татьяна Юсупова, Дмитрий Щукин Study of Phase Transitions in n-Tricosane/Bitumen Aqueous Dispersions by the Optical Method Energy and Fuels, 2020, 34, 5, 5168-5175 (год публикации - 2020)
10.1021/acs.energyfuels.9b03566

6. Мариос Михайлидис, Эльдад Гутнер-Хох, Реут Венгер, Роб Ондеруотер, Рашель А. Д'Са, Иегуда Бенаяху, Антон Семенов, Владимир Винокуров, Дмитрий Щукин Highly Effective Functionalized Coatings with Antibacterial and Antifouling Properties ACS Sustainable Chemistry and Engineering, 2020, 8, 24, 8928-8937 (год публикации - 2020)
10.1021/acssuschemeng.0c00998

7. Исянь Пей, Юйсинь Ван, Юсуф Дарраф, Ан-И Чанг, Хао Чжао, Сюань Лю, Цзяньго Лю, Юрий Львов, Шэннянь Ван Confining sulfur particles in clay nanotubes with improved cathode performance of lithium–sulfur batteries Journal of Power Sources, 2020, 450, 227698 (год публикации - 2020)
10.1016/j.jpowsour.2020.227698

8. Полина Демина, Денис Воронин, Екатерина Ленгерт, Анна Абрамова, Всеволод Аткин, Борис Набатов, Антон Семенов, Дмитрий Щукин, Татьяна Букреева Freezing-Induced Loading of TiO2 into Porous Vaterite Microparticles: Preparation of CaCO3/TiO2 Composites as Templates to Assemble UV-Responsive Microcapsules for Wastewater Treatment ACS Omega, 2020, 5, 8, 4115–4124 (год публикации - 2020)
10.1021/acsomega.9b03819

9. Анна Викулина, Денис Воронин, Равиль Фахруллин, Владимир Винокуров, Дмитрий Володькин Naturally derived nano- And micro-drug delivery vehicles: Halloysite, vaterite and nanocellulose New Journal of Chemistry, 2020, 44, 15, 5638-5655 (год публикации - 2020)
10.1039/C9NJ06470B

10. Андрей Стопорев, Раис Мендгазиев, Мария Артемова, Антон Семенов, Андрей Новиков, Айрат Киямов, Дмитрий Емельянов, Татьяна Родионова, Равиль Фахруллин, Дмитрий Щукин Ionic clathrate hydrates loaded into a cryogel – halloysite clay composite for cold storage Applied Clay Science, 2020, 191, 105618 (год публикации - 2020)
10.1016/j.clay.2020.105618

11. Майкл Грэм, Джеймс Смит, Мэтью Билтон, Елена Щукина, Андрей Новиков, Владимир Винокуров, Дмитрий Щукин Highly Stable Energy Capsules with Nano-SiO2Pickering Shell for Thermal Energy Storage and Release ACS Nano, 2020, 14, 7, 8894–8901 (год публикации - 2020)
10.1021/acsnano.0c03706

12. Хайян Ли, Иньин Фэн, Есианг Цуй, Инцзе Ма, Чжаолян Чжэн, Бей Цянь, Хуайюань Ван, Антон Семенов, Дмитрий Щукин Polyurea/polyaniline hybrid shell microcapsules loaded with isophorone diisocyanate for synergetic self-healing coatings Progress in Organic Coatings, 2020, 145, 105684 (год публикации - 2020)
10.1016/j.porgcoat.2020.105684

13. Хуэйу Ю, Венхао Чжао, Лун Жэнь, Хунюэ Ван, Пэнфэй Го, Сяокунь Ян, Цянь Е, Дмитрий Щукин, И Ду, Шисюэ Доу, Хунцян Ван Laser-Generated Supranano Liquid Metal as Efficient Electron Mediator in Hybrid Perovskite Solar Cells Advanced Materials, 2020, 32, 34, 2001571 (год публикации - 2020)
10.1002/adma.202001571

14. Бей Цянь, Чжаолян Чжэн, Чэнбао Лю, Ман Ли, Рашель А. Д’Са, Хайян Ли, Майкл Грэм, Мариос Михайлидис, Павел Канцерев, Владимир Винокуров, Дмитрий Щукин Microcapsules Prepared via Pickering Emulsion Polymerization for Multifunctional Coatings Progress in Organic Coatings, 2020, 147, 105785 (год публикации - 2020)
10.1016/j.porgcoat.2020.105785

15. Владимир Курьяков, Юлия Зарипова, Михаил Варфоломеев, Пьер Джорджио Де Санктис Лучентини, Андрей Новиков, Антон Семенов, Андрей Стопорев, Павел Гущин, Евгений Иванов Comparison of micro-DSC and light scattering methods for studying the phase behavior of n-alkane in the oil-in-water dispersion Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2020, 142, 2035–2041 (год публикации - 2020)
10.1007/s10973-020-10001-9

16. Анна Викулина, Джозеф Вебстер, Денис Воронин, Евгений Иванов, Равиль Фахруллин, Владимир Винокуров, Дмитрий Володькин Mesoporous additive-free vaterite CaCO3 crystals of untypical sizes: From submicron to Giant Materials & Design, 2021, 197, 109220 (год публикации - 2021)
10.1016/j.matdes.2020.109220

17. Пэнфэй Го, Хунфу Чжу, Вэньхао Чжао, Чен Лю, Лиго Чжу, Цянь Е, Нин Цзя, Хунъюэ Ван, Сюхай Чжан, Ванся Хуанг, Владимир Винокуров, Евгений Иванов, Дмитрий Щукин, Даниэль Харви, Хосе Мария Уллоа, Адриан Херви , Хунцян Ван Interfacial Embedding of Laser-Manufactured Fluorinated Gold Clusters Enabling Stable Perovskite Solar Cells with Efficiency Over 24% Advanced Materials, 33, 36, 2101590 (год публикации - 2021)
10.1002/adma.202101590

18. Сяолей Чжу, Владимир Винокуров, Дмитрий Копицын, Дмитрий Щукин Sepiolite Nanocarriers as a Matrix for Controlled Thermal Energy Storage ACS Omega, 6, 25828−25834 (год публикации - 2021)
10.1021/acsomega.1c04392

19. Кирилл Чередниченко, Дмитрий Копицын, Светлана Баташева, Равил Фахруллин Probing antimicrobial halloysite/biopolymer composites with electron microscopy: Advantages and limitations Polymers, 13, 20, 3510 (год публикации - 2021)
10.3390/polym13203510

20. Сергей Шувалов, Ярослав Порфирьев, Дмитрий Колыбельский, Владимир Зайченко, Павел Попов, Павел Гущин, Александр Мишуров, Дарья Петрова, Владимир Винокуров Nanoscale functional additives application in the low temperature greases Polymers, 13(21), 3749 (год публикации - 2021)
10.3390/polym13213749

21. Анна Ставицкая, Гёльнур Фахруллина, Ляйсян Нигаматзянова, Элиза Ситмуханова, Эльнара Хуснетденова, Равиль Фахруллин, Владимир Винокуров Biodistribution of Quantum Dots-Labelled Halloysite Nanotubes: A Caenorhabditis elegans In Vivo Study Materials, Том 14, Выпуск 19, Номер статьи 5469 (год публикации - 2021)
10.3390/ma14195469

22. М. Салех, Н. Праджапати, А. Каран, Н. Рахман, А. Ставицкая, М. Декостер, Ю. Львов Halloysite Nanotube Vehicles for Drug Delivery Through a Model Blood– Brain Barrier Clays and Clay Minerals (год публикации - 2021)
10.1007/s42860-021-00161-6

23. Алена Вульф, Раис Мендгазиев, Равиль Фахруллин, Владимир Винокуров, Дмитрий Володькин, Анна Викулина Porous Alginate Scaffolds Designed by Calcium Carbonate Leaching Technique Advanced Functional Materials (год публикации - 2021)
10.1002/adfm.202109824

24. Паула Ф. де Кастро, Сергей Минько, Владимир Винокуров, Кирилл Чередниченко, Дмитрий Щукин Long-Term Autonomic Thermoregulating Fabrics Based on Microencapsulated Phase Change Materials ACS Applied Energy Materials, 4, 12789−12797 (год публикации - 2021)
10.1021/acsaem.1c02170

25. Чередниченко К.А., Сайфутдинова А.Р., Крайнов А., Аникушин Б., Игнатьев В., Рубцова М.И., Константинова С.А., Щукин Д.Г., Винокуров В.А. A rapid synthesis of nanofibrillar cellulose/polystyrene composite via ultrasonic treatment Ultrasonics Sonochemistry, 90, 106180 (год публикации - 2022)
10.1016/j.ultsonch.2022.106180

26. Цзян Дж., Ван С., Йе К., Ли Ф., Су Г., Лю В., Ку С., Лю Ф., Ли С., Жиа Л., Новиков А.А., Винокуров В.А., Харви Д.Х.С., Щукин Д., Фридрих Д., ван де Кролл Р., Ван Х. Activating a Semiconductor–Liquid Junction via Laser-Derived Dual Interfacial Layers for Boosted Photoelectrochemical Water Splitting Advanced Materials, 34, 19, 2201140 (год публикации - 2022)
10.1002/adma.202201140

27. Ян С., Чжао В., Ли М., Е Л., Го П., Сюй Ю., Го Х., Ю Х., Е К., Ван Х., Харви Д., Щукин Д., Фэн М, Сум Т.С., Ван Х. Grain-Boundaries-Engineering via Laser Manufactured La-Doped BaSnO3 Nanocrystals with Tailored Surface States Enabling Perovskite Solar Cells with Efficiency of 23.74% Advanced Functional Materials, 32, 19, 2112388 (год публикации - 2022)
10.1002/adfm.202112388

28. Новиков А.А., Сайфутдинова А.Р., Горбачевский М.В., Филатова С.В., Филимонова А.В., Родригес-Фильо У.П., Фу Ю., Ван В., Ван Х., Винокуров В.А., Щукин Д.Г. Natural Nanoclay-Based Silver-Phosphomolybdic Acid Composite with a Dual Antimicrobial Effect ACS Omega, 7,8,6728-6736 (год публикации - 2022)
10.1021/acsomega.1c06283

29. Ганнесен А.В., Зиганшин Р.Х., Здоровенко Е.Л., Климко А.И., Януцевич Е.А., Данилова О.А., Терешина В.М., Горбачевский М.В., Овчарова М.А., Неволина Е.Д., Мартьянов С.В., Шашков А.С., Дмитренок А.С., Новикова А.А., Журина М.В., Бочкова Е.А. Epinephrine extensively changes the biofilm matrix composition in Micrococcus luteus C01 isolated from human skin Frontiers in Microbiology, 13, 1003942 (год публикации - 2022)
10.3389/fmicb.2022.1003942

Публикации