"Мягкие" композитные материалы на основе полимерных микрогелей и мицеллярных ПАВ для современных практических приложений

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 21-73-30013

Название"Мягкие" композитные материалы на основе полимерных микрогелей и мицеллярных ПАВ для современных практических приложений

Руководитель Потемкин Игорь Иванович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова» , г Москва

Конкурс №53 - Конкурс 2021 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

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-302 - Структура и свойства полимеров, многокомпонентных полимерных систем

Ключевые слова микрогели, полимерные гели, гидрогели, червеобразные мицеллы поверхностно-активного вещества, нанокомпозиты

Код ГРНТИ31.25.15

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Основной задачей проекта является получение и исследование свойств «мягких» нанокомпозитных материалов на основе макрогелей, способных контролируемым образом формироваться и разрушаться при внешнем физико-химическом воздействии. В качестве основы получаемых макрогелей будут использованы разнообразные поверхностно-активные вещества (ПАВ), формирующие червеобразные мицеллы и сетку зацеплений, механические свойства которой и чувствительность ко внешним воздействиям будут «настраиваться» путем добавления твердых наночастиц и полимерных микрогелей, а также будут использованы разнообразные самоорганизующиеся микрогели (и микрогелевые гранулы), «склеивающиеся» обратимым образом в макроскопический гель за счет взаимодействий различной природы (гидрофобные, кулоновские, Ван-дер-Ваальсовы и др.). Создание такого класса «мягких» материалов, обладающих способностью значительно и контролируемым образом изменять свои свойства при небольших внешних воздействиях, является чрезвычайно актуальной задачей, поскольку такие материалы имеют широкие перспективы практического применения. Так, «мягкие» нанокомпозитные материалы на основе супрамолекулярных сетчатых структур, формируемых за счет гидрофобных взаимодействий, способные разрушаться в присутствии углеводородов (нефти), перспективны для использования в нефтедобывающей промышленности для создания среды с высокой проницаемостью по отношению к нефти. Макрогели, обратимо формирующиеся из микрогелей, перспективны для создания селективных систем для блокирования водопритоков в нефтедобывающих скважинах. Научная значимость предлагаемых исследований связана в первую очередь с пионерскими исследованиями в области самоорганизации полимерных микрогелей (и микрогелевых гранул) в разнообразные структуры и с изучением образования иерархических структур, включающих такие элементы, как червеобразные мицеллы на основе ПАВ (толщина несколько нанометров), твердые наночастицы (от десятков до сотен нанометров) и «мягкие» микрогели или микрогелевые гранулы (от сотен нанометров до сотен микрон), а также с изучением свойств материалов, получаемых на основе таких систем. В результате проведенных исследований будет получена серия различных типов инновационных «мягких» нанокомпозитных материалов, а именно, (1) нанокомпозитные гели на основе наночастиц диоксида кремния и червеобразных мицелл, построенных из ПАВ нового типа (тетрамерных ПАВ), что позволяет повысить стабильность мицеллярных цепей, а следовательно, вязкоупругие свойства нанокомпозита, в том числе при повышении температуры, сохранив при этом способность разрушаться при контакте с углеводородами; (2) нанокомпозитные гели с восприимчивыми ко внешним воздействиям сшивками, сохраняющие свои вязкоупругие свойства в широком диапазоне температур, но при этом обладающие способностью разрушаться при контакте с углеводородами; (3) магнитоуправляемые гели, построенные из плотно упакованных нанокомпозитных микрогелевых гранул, связанных между собой слабыми нековалентными связями, способные к самозаживлению, а также к расформированию с образованием исходных гранул при воздействии из вне; (4) магнитовосприимчивые адгезивы, способные избирательно склеивать материал лишь в определенной области, находящейся в поле действия магнита.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Шибаев А.В., Осипцов А.А., Филиппова О.Е. Novel Trends in the Development of Surfactant-Based Hydraulic Fracturing Fluids: A Review Gels, v. 7 (4), article number 258 (год публикации - 2021)
10.3390/gels7040258

2. М. В. Анахов, Р. А. Гумеров, И. И. Потемкин ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРОГЕЛИ В ВОДНО-МАСЛЯНЫХ РАСТВОРАХ Узбекско-Российский микросимпозиум «ПЕРСПЕКТИВЫ НАУКИ О ПОЛИМЕРАХ», 23-24 сентября 2021, Ташкент, приглашенный доклад., 23-24 сентября 2021, Ташкент, приглашенный доклад. (год публикации - 2021)

3. Козлов С.В., Полежаев А.В. СИНТЕЗ НОВЫХ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021, Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021 (год публикации - 2021)

4. Потемкин И.И., Анахов М.В., Гумеров Р.А. ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРОГЕЛИ В СМЕСЯХ НЕСОВМЕСТИМЫХ ЖИДКОСТЕЙ Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021, Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021 (год публикации - 2021)

5. Петровский В.С., Грабовский Ф., Потемкин И.И., Пих А. Моделирование асимметричных микрогелей Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021, Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021 (год публикации - 2021)

6. Анахов М.В., Гумеров Р.А., Потемкин И.И. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОЛЫХ МИКРОГЕЛЕЙ В ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ РАСТВОРИТЛЕЯХ Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021, Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021 (год публикации - 2021)

7. Жолудев С.И., Ларина А.А., Гумеров Р.А., Потемкин И.И. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАБУХАНИЯ, КОЛЛАПСА И ЖК УПОРЯДОЧЕНИЯ МИКРОГЕЛЕЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ В РАСТВОРЕ Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021, Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021 (год публикации - 2021)

8. Портнов И.В., Потемкин И.И. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕЛЕООБРАЗОВАНИЯ ЦЕПЕЙ ТЕЛЕХЕЛИКОВ Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021, Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров» 11-13 ноября 2021 (год публикации - 2021)

9. А.С. Захаров, В.С. Молчанов, О.Е. Филиппова Двухкомпонентные гели на основе коллоидных частиц и длинных гибких мицелл Сборник тезисов Всероссийской школы молодых ученых "Научные школы большой химической физики", 29 ноября - 3 декабря 2021 г., Черноголовка, с.85,86 (год публикации - 2021)

10. Ковалев Д.М., Кравченко В.С., Потемкин И.И. Nanofoam-like structure of surfactants in oil-water mixtures Journal of Molecular Liquids, Elsevier, том 360, номер статьи 119568 (год публикации - 2022)
10.1016/j.molliq.2022.119568

11. Десаи П., Римал Р., Флорэа А., Гумеров Р. А., Санти М., Сорокина А. А., Санун С. Е. М., Фишер Т., Моттаги Ф.М., Моргенрот А., Мюрра А., Потемкин И.И., Мёллер М., Сингх С. Tuning the Elasticity of Nanogels Improves Their Circulation Time by Evading Immune Cells Angewandte Chemie International Edition, Wiley-VCH GmbH, том 61, номер статьи e202116653 (год публикации - 2022)
10.1002/anie.202116653

12. Портнов И. В., Ларина А. А., Гумеров Р. А., Потемкин И. И. Swelling and Collapse of Cylindrical Polyelectrolyte Microgels Polymers, MDPI, том 14, номер статьи 5031 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14225031

13. Жолудев С. И., Гумеров Р. А., Ларина А. А., Потемкин И. И. Swelling, collapse and ordering of rod-like microgels in solution: Computer simulation studies Journal of Colloid and Interface Science, Elsevier, том 629, страницы 270–278 (год публикации - 2023)
10.1016/j.jcis.2022.09.050

14. Филиппова О.Е., Шибаев А.В. Супрамолекулярные сетчатые структуры Тезисы докладов IV школы-конференции для молодых ученых "Супрамолекулярные стратегии в химии, биологии и медицине: фундаментальные проблемы и перспективы" (с международным участием), Казань: ИОФХ им.А.Е.Арбузова ФИЦ КазНЦ РАН, 2022, с.12 (год публикации - 2022)

15. Филиппова О.Е., Шибаев А.В. Adaptive double networks composed of supramolecular and polymer chains Abstracts of the 49th World Polymer Congress Macro 2022, Winnipeg, Canada, p.V-INV04 (год публикации - 2022)

16. Кузнецова Е.К., Филиппова О.Е., Шибаев А.В. Создание микрогелей производных гуара методом эмульсионного сшивания Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", ИНЭОС РАН, Москва, с.55 (год публикации - 2022)

17. Квятковский А.Л., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Структура "ожерелье" в бессолевом растворе комплексов ионогенного поверхностно-активного вещества и незаряженного полимера Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", ИНЭОС РАН, Москва, с.56 (год публикации - 2022)

18. Хао У., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Концентрационные зависимости реологических свойств рН-чувствительных растворов червеобразных мицелл поверхностно-активных веществ Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", ИНЭОС РАН, Москва, c.95 (год публикации - 2022)

19. Квятковский А.Л., Молчанов В.С., Куклин А.И., Чесноков Ю.М., Филиппова О.Е. Salt-induced transformations of hybrid micelles formed by anionic surfactant and poly(4-vinylpyridine). Polymers, v.14, issue 23, article number 5086 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14235086

20. Ковалев Д.М., Кравченко В.С., Потемкин И.И. Компьютерное моделирование самоорганизации смесей нескольких типов ПАВ в водомасляных растворах II Зезинская школа-конференция для молодых ученых "Химия и физика полимеров", 24-26 ноября 2022, Москва, II Зезинская школа-конференция для молодых ученых "Химия и физика полимеров" 24-26 ноября 2022, Москва (год публикации - 2022)

21. Ковалев Д.М., Кравченко В.С., Потемкин И.И. Компьютерное моделирование самоорганизации смесей различных типов ПАВ в водомасляных растворах Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва, Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва (год публикации - 2022)

22. Кравченко В.С., Потемкин И.И. Компьютерное моделирование динамики коллапса заряженных термочувствительных микрогелей в растворителе с противоположно заряженными ПАВ Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва, Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва (год публикации - 2022)

23. Жолудев С.И., Ларина А.А., Гумеров Р.А., Потемкин И.И. Жидкокристаллическое упорядочения цилиндрических микрогелей в растворе: компьютерное моделирование Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние",10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва, Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние",10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва (год публикации - 2022)

24. Портнов И.В., Потемкин И.И. Компьютерное моделирование гелеобразования ассоциативных ABA телехеликов в эмульсиях Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва, Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва (год публикации - 2022)

25. Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Полимероподобные мицеллы ПАВ и их взаимодействие с наночастицами глины Сборник тезисов II Зезинской школы-конференции для молодых ученых "Химия и физика полимеров", МГУ, Москва, с.4 (год публикации - 2022)

26. Кузнецова Е.К., Шибаев А.В., Филиппова О.Е. Создание микрогелей гидроксипропил гуара и карбоксиметилгидроксипропил гуара методом эмульсионного сшивания Сборник тезисов II Зезинской школы-конференции для молодых ученых "Химия и физика полимеров", МГУ, Москва, с.15 (год публикации - 2022)

27. Шибаев А.В., Куклин А.И., Филиппова О.Е. Responsiveness to hydrocarbons of mixed anionic/cationic wormlike surfactant micelles Abstract book of International Conference Condensed Matter Research at the IBR-2, JINR, Dubna, Russia, с.60 (год публикации - 2022)

28. Квятковский А.Л., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Structure of beads-on-string complexes formed by ionic surfactant and hydrophobic polymer at low salt content Abstract book of International Conference Condensed Matter Research at the IBR-2, JINR, Dubna, Russia, с.62 (год публикации - 2022)

29. Оспенников А.С., Куклин А.И., Шибаев А.В., Филиппова О.Е. Structure, synergistic enhancement of viscoelastic properties and responsiveness to hydrocarbons of a new mixed viscoelastic surfactant system Abstract book of International Conference Condensed Matter Research at the IBR-2, JINR, Dubna, Russia, с.161 (год публикации - 2022)

30. Молчанов В.С., Куклин А.И., Филиппова О.Е. Gel-like structures of long mixed wormlike micelles Abstract book of International Conference Condensed Matter Research at the IBR-2, JINR, Dubna, Russia, с.61 (год публикации - 2022)

31. Молчанов В.С., Плетнева В.А., Филиппова О.Е. Rheology of self-assembled highly viscoelastic network based on wormlike surfactant micelles with movable hydrophobic junctions. AIP Conference Proceedings (год публикации - 2023)

32. Платонова Е., Пономарева П., Локиаева З., Павлов А., Нелюб В., Полежаев А. New building blocks for self-healing polymers Polymers, v.14, issue 24, article number 5394 (год публикации - 2022)
10.3390/polym14245394

33. Шибаев А.В., Оспенников А.С., Кузнецова Е.К., Куклин А.И., Алиев Т.М., Новиков В.В., Филиппова О.Е. Universal character of breaking of wormlike surfactant micelles by additives of different hydrophobicity. Nanomaterials, v.12, 4445 (год публикации - 2022)
10.3390/nano12244445

34. Шишханова К.Б., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Влияние заряда нанотрубок на свойства суспензии с мицеллярными цепями поверхностно-активного вещества. Тезисы IX Всероссийской научной молодежной школы-конференции "Химия, физика, биология: пути интеграции", ФИЦ ХФ РАН, Москва, с.188 (год публикации - 2022)

35. Захаров А.С., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Двухкомпонентные гели на основе коллоидных частиц глины и мицеллярных цепей Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов -2022", секция Химия, Москва 11-22 апреля, Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов -2022", секция Химия, Москва 11-22 апреля, с.138. (год публикации - 2022)

36. Шишханова К.Б. Влияние заряда нанотрубок на их взаимодействие с цилиндрическими мицеллами поверхностно-активного вещества Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов -2022", секция Химия, Москва 11-22 апреля 2022., Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов -2022", секция Химия, Москва 11-22 апреля, с. 233. (год публикации - 2022)

37. Кожунова Е.Ю., Комарова Г.А., Анахов М.В., Гумеров Р.А., Потемкин И.И. Swift Janitor: Efficient Absorption of a Minor Component from the Mixtures of Immiscible Liquids by Thermoresponsive Macroscopic and Microscopic Hydrogels ACS Applied Materials and Interfaces, принята к публикации (год публикации - 2022)
10.1021/acsami.2c17402

38. Кузнецов И.А., Квятковский А.Л., Филиппова О.Е. Изучение влияния общей концентрации и времени выдерживания на форму мицелл в водном растворе цетилтриметиламмония бромида и додецилбензолсульфоната натрия Сборник тезисов III Зезинской школы-конференции для молодых ученых "Химия и физика полимеров", Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, С.29 (год публикации - 2023)

39. Квятковский А.Л., Молчанов В.С., Куклин А.И., Филиппова О.Е. Растворы гибридных мицелл олеата калия, армированных поли(4-винилпиридином), как загустилели и противотурбулентные присадки Сборник тезисов III Зезинской школы-конференции для молодых ученых "Химия и физика полимеров", Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, С.23 (год публикации - 2023)

40. Авдеев М.М., Шибаев А.В.,Исламов А.Х., Козлов С.В., Чесноков Ю.М., Филиппова О.Е. Исследование свойств нового катионного гемини-ПАВ С18-4-С18 в воде: агрегация и реологические свойства Сборник тезисов III Зезинской школы-конференции для молодых ученых "Химия и физика полимеров", Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, С.14 (год публикации - 2023)

41. Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Стимул-чувствительные системы на основе полимероподобных червеобразных мицелл ионогенных ПАВ и их современные применения Высокомолекулярные соединения, серия С, том 65, № 1, с. 122–137. (год публикации - 2023)
10.31857/S2308114723700309

42. Авдеев М.М., Авдонин В.В., Шибаев А.В., Исламов А.Х., Козлов С.В., Филиппова О.Е. Сетки червеобразных полимерподобных мицелл нового близнецового катионного поверхностно-активного вещества Материалы XIX Международной научно-практической конференции "Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения", Нальчик: издательство "Принт Центр", 2023, С.9 (год публикации - 2023)

43. Шишханова К.Б., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Влияние добавления восприимчивых к рН нанотрубок галлуазита в сетки червеобразных мицелл поверхностно-активного вещества Материалы XIX Международной научно-практической конференции "Новые полимерные композиционные материалы. Микитаевские чтения", Нальчик: издательство "Принт Центр", 2023, С.463 (год публикации - 2023)

44. Молчанов В.С., Шишханова К.Б., Филиппова О.Е. Сетки червеобразных мицелл ПАВ с внедренными природными нанотрубками Тезисы докладов VI Международной конференции по коллоидной химии и физико-химической механике (IC CCPCM), посвященной 125-летию со дня рождения П.А. Ребиндера, Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова, Казань, 2023, С.67 (год публикации - 2023)

45. Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Гелеподобные растворы переплетенных червеобразных мицелл и наночастиц Сборник тезисов докладов VI конференции по малоугловому рассеянию и рефлектометрии (МУРомец-2023), Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт", Гатчина, 2023, С.33 (год публикации - 2023)

46. Квятковский А.Л., Молчанов В.С., Чесноков Ю.М., Иванков О.И., Филиппова О.Е. Hybrid Polymer–Surfactant Wormlike Micelles for Concurrent Use for Oil Recovery and Drag Reduction Polymers, v.15, article number 4615 (год публикации - 2023)
10.3390/polym15234615

47. Рудов А.А., Портнов И.В., Богданова А.Р., Потемкин И.И. Structure of swollen hollow polyelectrolyte nanogels with inhomogeneous cross-link distribution Journal of Colloid and Interface Science, том 640, стр. 1015–1028 (год публикации - 2023)
10.1016/j.jcis.2023.02.090

48. Бушуев Н.В., Гумеров Р.А., Рудов А.А., Потемкин И.И. Compression and Ordering of Hollow Microgels in Monolayers Formed at Liquid−Liquid Interfaces Langmuir, том 39, стр. 12420−12429 (год публикации - 2023)
10.1021/acs.langmuir.3c01648

49. Анахов М.В., Гумеров Р.А., Потемкин И.И. Влияние характеристик полимерных микрогелей-катализаторов на эффективность межфазного катализа Высокомолекулярные соединения, серия C, том 65, № 1, стр. 110–121 (год публикации - 2023)
10.1134/S1811238223700273

50. Гумеров Р.А., Анахов М.В., Потемкин И.И. Компьютерное моделирование двухфазного каталитического процесса в присутствии полимерных микрогелей ДОКЛАДЫ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК. ХИМИЯ, НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ, том 512, стр. 130–136 (год публикации - 2023)
10.1134/S0012501623600225

51. Гумеров Р.А., Анахов М.В., Потемкин И.И. Полимерные микрогели для межфазного катализа: компьютерное моделирование Сборник тезисов III Зезинской школы-конференции для молодых ученых «Химия и физика полимеров». Химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова, Москва, III Зезинская школа-конференция для молодых ученых «Химия и физика полимеров». Сборник тезисов, стр. 21. (год публикации - 2023)

52. Анахов М.В., Бушуев Н.В., Гумеров Р.А., Рудов А.А., Потемкин И.И. Полимерные микрогели. Проницаемость и деформируемость мягких коллоидных частиц ответственны за их "необычные" свойства VI Международная конференция по коллоидной химии и физико-химической механике (IC CCPCM), Казань, 23 - 26 октября 2023 г., Сборник тезисов, стр. 4 (год публикации - 2023)

53. Анахов М.В., Гумеров Р.А., Бушуев Н.В., Потемкин И.И ПОЛИМЕРНЫЕ МИКРОГЕЛИ: НЕТРИВИАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА СИСТЕМ И МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ «МЯГКИХ» КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ Узбекско-Российский Симпозиум «ПЕРСПЕКТИВЫ НАУКИ О ПОЛИМЕРАХ», Ташкент, 02-03 ноября 2023 г., Сборник тезисов, стр. 16 (год публикации - 2023)

54. Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Восприимчивые вязкоупругие коллоидные сетки нового типа Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", ИНЭОС РАН, Москва, с.20 (год публикации - 2022)

55. Шишханова К.Б., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Мягкие нанокомпозиты на основе катионного ПАВ и нанотрубок галлуазита Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых "Самоорганизация в "мягких" средах: достижения и современное состояние", ИНЭОС РАН, Москва, с.38 (год публикации - 2022)

56. Захаров А.С., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Реологические свойства суспензий наночастиц глины и червеобразных мицелл ПАВ Книга тезисов школы-конференции для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", ИНЭОС РАН, Москва, с.96 (год публикации - 2022)

57. Потемкин И.И. Полимерные микрогели: нетривиальные свойства систем и материалов на основе «мягких» коллоидных частиц НАУЧНЫЙ ИНТЕНСИВ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ: СОВРЕМЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ. Университет СИРИУС, Сочи, 9-13 ноября 2022., НАУЧНЫЙ ИНТЕНСИВ. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ: СОВРЕМЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОДГОТОВКА КАДРОВ. Университет СИРИУС, Сочи, 9-13 ноября 2022. (год публикации - 2022)

58. Потемкин И.И., Гумеров Р. А., Анахов М.В., Рудов А.А., Кравченко В.С., Жолудев С.И., Портнов И.В. On the nature of the high elasticity and swelling of gels and microgels 3d International Summer School "Functional Microgels and Microgel Systems", Sep. 19-22, 2022, Monschau, Germany (2022 г.), 3d International Summer School "Functional Microgels and Microgel Systems", Sep. 19-22, 2022, Monschau, Germany (2022 г.) (год публикации - 2022)

59. Бушуев Н.В., Потемкин И.И. Моделирование монослоёв диблок-сополимерных микрогелей с различными морфологиями на жидкой межфазной границе Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва, Школа-конференция для молодых ученых "Самоорганизация в «мягких» средах: достижения и современное состояние", 10-11 ноября 2022, ИНЭОС РАН, г. Москва (год публикации - 2022)

60. Естифеева Т.М., Нечаева А. М., Ле-Дейген И. М., Адельянов А. М., Григорьян И. В., Петровский В. С., Потемкин И. И., Абрамов А. А., Просвирнин А. В., Сенча Е. А., Борозденко Д. А., Бармин Р. А., Межуев Я. О., Горин Д. А., Рудаковская П. Г. Ultrasound protein-copolymer microbubble library engineering through poly(vinylpyrrolidone-co-acrylic acid) structure Biomaterials Advances, 166 (2025) 214074 (год публикации - 2025)
10.1016/j.bioadv.2024.214074

61. Бижецкий А.С., Квятковский А.Л., Филиппова О.Е., Якушева О.А., Филиппова Ю.А., Разумовская И.В. Стимул-чувствительные гидрогели на основе двойных полимерных сеток с контролируемой анизотропией наполнителя Сборник тезисов IV Зезинской школы-конференции для молодых ученых “Химия и физика полимеров”, Москва, 6-8 ноября 2024 года, с. 20 (год публикации - 2024)

62. Елисеева М. А., Гумеров Р. А., Анахов М. В., Потемкин И. И. Компьютерное моделирование набухания полимерных микрогелей в многокомпонентных жидкостях Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024, сборник тезисов, Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024, сборник тезисов, стр. 323 (год публикации - 2024)

63. Жолудев С.И., Гумеров Р.А., Потемкин И.И. Изучение микрогелей цилиндрической формы на жидкой межфазной границе методом компьютерного моделирования Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024, сборник тезисов, Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024, сборник тезисов, стр. 325 (год публикации - 2024)

64. Ковалев Д. М., Кравченко В. С., Потемкин И. И. Компьютерное моделирование самоорганизации ПАВ-близнецов и тетра-ПАВ в водомасляных растворах Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024, сборник тезисов., Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024, сборник тезисов, стр. 343. (год публикации - 2024)

65. Козлов С.В. Sulfatobetaine Synthesis from Epoxides and Tertiary Amine-Sulfur Trioxide Complexes ChemistrySelect, vol. 9, Issue 11, article number e202304859 (год публикации - 2024)
10.1002/slct.202304859

66. Авдеев М.М., Чесноков Ю.М., Козлов С.В., Шибаев А.В., Исламов А.Х., Филиппова О.Е. Исследование формирования и разрушения червеобразных мицелл близнецового поверхностно-активного вещества С18-4-С18 в водных растворах Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2024», секция «Химия». – М.: Издательство «Перо», 2024. – 57 МБ. [Электронное издание]. , с. 218 (год публикации - 2024)

67. Авдеев М.М., Шибаев А.В., Маслаков К.И., Дворяк С.В., Локшин Б.В., Горшкова Ю.Е., Тропин Т.В., Филиппова О.Е. Polymer brushes synthesized by ‘grafting-through’ approach: Characterization and scaling analysis Langmuir, vol. 40, №45, pp. 23918–23929 (год публикации - 2024)
10.1021/acs.langmuir.4c03088

68. Кузнецов И.А., Квятковский А.Л., Филиппова О.Е. Изучение влияния добавления углеводорода на форму и размер мицелл в водном растворе смеси противоположно заряженных поверхностно-активных веществ Сборник тезисов девятой Всероссийской Каргинской конференции «Полимеры — 2024», Москва, 1-3 июля 2024 года, с. 339 (год публикации - 2024)

69. Сорокина А. С., Гумеров Р. А., Ногучи Х., Потемкин И. И. Computer Simulations of Responsive Nanogels at Lipid Membrane Macromolecular Rapid Communications, Volume 45, Issue21, November 2024, 2400406 (год публикации - 2024)
10.1002/marc.202400406

70. Авдеев М.М., Чесноков Ю.М., Козлов С.В., Шибаев А.В., Исламов А.Х., Филиппова О.Е. New long tail gemini surfactant in aqueous solution: self-assembly, rheological properties and responsiveness to hydrocarbon. Journal of Molecular Liquids, vol. 403, article number 124930 (год публикации - 2024)
10.1016/j.molliq.2024.124930

71. Кузнецов И.А., Квятковский А.Л., Филиппова О.Е. Коалесценция везикул в водном растворе катионного и анионного поверхностно-активных веществ в присутствии и отсутствие углеводорода Сборник тезисов IV Зезинской школы-конференции для молодых ученых “Химия и физика полимеров”, Москва, 6-8 ноября 2024 года, с. 33 (год публикации - 2024)

72. Анахов М. В., Гумеров Р. А., Бушуев Н. В., Комарова Г. А., Кожунова Е. Ю., Потемкин И. И. Microgels in oil-water mixtures. Adding a small fraction of oil leads to the microgel filling inversion Конференция "Microgels 2024, 12 years CRC 985", Montabaur (Germany), April 02-05, 2024, Конференция "Microgels 2024, 12 years CRC 985", Montabaur (Germany), April 02-05, 2024 (год публикации - 2024)

73. Кудряшова С. С., Гумеров Р. А. Компьютерное моделирование амфифильных полых микрогелей на межфазной границе Международная научная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых "Ломоносов - 2024", секция "Химия", 12-26 апреля 2024 г., стр. 165 (год публикации - 2024)

74. Хазра Н., Рудов А. А., Мидья Д., Бабенышев А., Бохенек Ш., Френкен М., Рихтеринг В., Гёмппер Г., Аут Т., Потемкин И. И., Крассус Ж. Ж. Capillary Driven Self-Assembly of Soft Ellipsoidal Microgels at the Air/Water Interface The Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), принята к публикации (год публикации - 2024)
10.1073/pnas.2403690121

75. Прокопив И.В. Свойства магнитовосприимчивых гранул биополимера альгината Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2024», секция «Химия». – М.: Издательство «Перо», 2024, с. 196 (год публикации - 2024)

76. Хао У., Чесноков Ю.М., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Самоорганизация в растворах ПАВ и полимерных нанокристаллов Сборник тезисов IV Зезинской школы-конференции для молодых ученых “Химия и физика полимеров”, Москва, 6-8 ноября 2024 года, с. 13 (год публикации - 2024)

77. Кравченко В. С., Потемкин И. И. Компьютерное моделирование микрогелей с термочувствительной оболочкой и заряженным ядром ДЕВЯТАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ КАРГИНСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПОЛИМЕРЫ – 2024», Москва, Россия, 1-3 июля 2024 года, ДЕВЯТАЯ ВСЕРОССИЙСКАЯ КАРГИНСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПОЛИМЕРЫ – 2024», сборник тезисов, стр. 152 (год публикации - 2024)

78. Шишханова К.Б., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Реологические свойства сеток червеобразных мицелл ПАВ, модифицированных нанотрубками галлуазита Cборник материалов XXXI Симпозиума по реологии, посвященного 60-летию Лаборатории реологии полимеров Института нефтехимического синтеза им. А.В.Топчиева Российской академии наук, Москва, 12-15 ноября 2024 года, с. 178-179 (год публикации - 2024)

79. Ужегов А. А., Потемкин И.И., Гумеров Р. А. Компьютерное моделирование поглощения полимерных наногелей липидной мембраной Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва 1-3 июля 2024, сборник тезисов, Девятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2024», Москва 1-3 июля 2024, сборник тезисов, стр. 184 (год публикации - 2024)

80. Барабанова А.И., Карамов Э.В., Ларичев В.Ф., Корнилаева Г.В., Федякина И.Т., Тургиев А.С., Наумкин А.В., Локшин Б.В., Шибаев А.В., Потемкин И.В., Филиппова О.Е. Virucidal coatings active against SARS-CoV-2 Molecules, v. 29, article number 4961 (год публикации - 2024)
10.3390/molecules29204961

81. Кузнецов И.А., Квятковский А.Л., Филиппова О.Е. Экспериментальное исследование влияния добавления углеводорода на форму мицелл в водном растворе смеси противоположно заряженных поверхностно-активных веществ Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2024», секция «Химия». – М.: Издательство «Перо», 2024. , с. 166 (год публикации - 2024)

82. Шишханова К.Б., Молчанов В.С., Филиппова О.Е. Изучение взаимодействия между мицеллярными цепями ПАВ и полимерными микрогелями Материалы Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов- 2024», секция «Химия». – М.: Издательство «Перо», 2024, с. 257 (год публикации - 2024)

83. Хао У., Молчанов В.С., Чесноков Ю.М., Подлесный П.Р., Филиппова О.Е. Эффект электростатических взаимодействий в червеобразных мицеллах ПАВ на основе бетаина и заряженного третичного амина с одинаковыми гидрофобными группами Коллоидный журнал, т.86, №2, с.294-302 (год публикации - 2024)
10.1134/S1061933X23601373

84. Тимченко И.С., Квятковский А.Л., Филиппова О.Е. Исследование гидрогелей с внедренными магнитными частицами модифицированного галуазита Сборник тезисов IV Зезинской школы-конференции для молодых ученых “Химия и физика полимеров”, Москва, 6-8 ноября 2024 года, с. 47 (год публикации - 2024)

85. Кук К., Ринглинг Ю., Графф К., Хэнш С., Карраско-Фаданелли В., Рудов А. А., Потемкин И. И., фон Клитцинг Р., Буттинони И., Карг М. Drying of Soft Colloidal Films Advanced Science, 2406977 (1 of 14) (год публикации - 2024)
10.1002/advs.202406977

86. Хао У., Чесноков Ю.М., Молчанов В.С., Подлесный П.Р., Куклин А.И., Ской В.В., Филиппова О.Е. Cryo-electron tomography study of the evolution of wormlike micelles to saturated networks and perforated vesicles Journal of Colloid and Interface Science, vol. 672, pp. 431-445 (год публикации - 2024)
10.1016/j.jcis.2024.06.011

87. Квятковский А.Л., Макарова (Алешина) А.Л., Оспенников А.С., Шибаев А.В., Боронин С.А., Стрижнев Г.К., Осипцов А.А., Швец П.В., Шель Е.В., Падерин Е.В., Филиппова О.Е. Rheology of polyacrylamide-based fluids and its impact on proppant transport in hydraulic fractures Physics of Fluids, vol.36, N12, article number 123101 (год публикации - 2024)
10.1063/5.0236308

88. Кравченко В. С., Гумеров Р. А., Потемкин И. И. Recent Advances in Diblock and Gradient Copolymers Self-assembly in Solutions and at the Interfaces Reviews and Advances in Chemistry, Pleiades Publishing, Ltd., принята к публикации (год публикации - 2024)
10.1134/S2634827624600397

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проект направлен на получение и исследование свойств «мягких» материалов на основе гидрогелей, способных контролируемым образом формироваться и разрушаться при внешнем физико-химическом воздействии. Первый тип таких гидрогелей разрабатывается на основе сетки переплетенных червеобразных мицелл поверхностно-активных веществ (ПАВ), механические свойства которой и чувствительность ко внешним воздействиям могут «настраиваться» путем добавления твердых неорганических наночастиц или мягких полимерных микрогелей. В 2024 году изучено влияние добавления углеводорода на реологические свойства и структуру растворов переплетенных червеобразных мицелл ПАВ и нанокомпозитов на их основе. Показано, что вязкость растворов димерного катионного ПАВ падает на несколько порядков при добавлении до 1 вес.% н-декана, что обусловлено превращением длинных червеобразных мицелл в капли микроэмульсии. Наличие наночастиц не препятствует падению вязкости при добавлении углеводорода. Нанокомпозитные сетки червеобразных мицелл ПАВ, сшитых микрогелями ПАК-ПНИПА, также разрушаются при добавлении углеводорода; при этом червеобразные мицеллы ПАВ превращаются в капли микроэмульсии, а микрогели ПАК-ПНИПА набухают, абсорбируя углеводород. Второй тип разрабатываемых гидрогелей основан на самоорганизующихся микрогелях, способных обратимо формировать макроскопический гель. Макрогели, построенные из связанных друг с другом микрогелей, имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными гелями, в частности, они способны быстрее реагировать на изменения внешних условий. Синтезированы амфифильные микрогели на основе сополимера винилкапролактама и гидрофобно модифицированного винилимидазола с диаметром 1,2 мкм. Выявлены условия, при которых микрогели самоорганизуются в макрогель основанный на сетке из переплетенных цепочечных структур, образованных амфифильными микрогелями. Формирование таких структур было вызвано гидрофобным притяжением алкильных групп гидрофобно модифицированного винилимидазола, принадлежащих соседним микрогелям. Показано, что растворы микрогелей проявляют вязкоупругие свойства и демонстрируют падение вязкости при увеличении скорости сдвига, что является следствием формирования переплетающихся цепочечных структур. Методом конфокальной микроскопии показано, что добавление в такой раствор н-додекана приводит к разрушению цепочечных структур и образованию капель углеводорода, стабилизированных микрогелями. Проведено компьютерное моделирование для изучения взаимодействия микрогелей с твердыми наночастицами, обеспечивающими склеивание микрогелей между собой. Изучено влияние соотношения между размером наночастиц и длиной субцепи микрогеля (плотности сшивки), а также силой притяжения полимерных сегментов к наночастице. Найдены режимы проникновения наночастиц внутрь микрогелей и их адсорбции на поверхность микрогелей. Показано, что возможность для малых частиц проникать внутрь микрогеля не способствует склеиванию и «самозалечиванию» системы при разрушении целостности агрегатов и при формировании новых контактов между микрогелями. В случае крупных наночастиц, «самозалечивание» системы возможно, однако концентрация наночастиц не должна превышать порогового значения, когда наночастицы насыщают поверхность каждого микрогеля и препятствуют их склеиванию. При меньших концентрациях крупных наночастиц склеивание микрогелей и «самозалечивание» системы происходит эффективным образом.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Самособирающиеся материалы, обладающие восприимчивыми свойствами, имеют широкие перспективы практического применения. Например, материалы на основе супрамолекулярных сетчатых структур, построенных из переплетенных червеобразных мицелл ПАВ, обладающие сильной восприимчивостью к углеводородам (нефти), перспективны для нефтедобывающей промышленности для использования в качестве одного из основных компонентов жидкостей для гидроразрыва нефтеносного пласта (ГРП), поскольку легко удаляются при протекании нефти. Что касается второго типа нанокомпозитных систем, исследуемых в данном проекте, - макрогелей, построенных из «склеенных» друг с другом микрогелей, то они перспективны, например, для решения такой важной проблемы нефтяной отрасли, как блокирование водопритоков в нефтедобывающих скважинах. Оно может осуществляться за счет формирования гелевой «пробки», запирающей поток воды, в результате набухания микрогелевых гранул при контакте с водой.