Перспективные энергетические полимеры из наноструктурированной целлюлозы

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 22-73-00120

НазваниеПерспективные энергетические полимеры из наноструктурированной целлюлозы

Руководитель Гисматулина Юлия Александровна, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем химико-энергетических технологий Сибирского отделения Российской академии наук , Алтайский край

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-301 - Синтез и химические превращения макромолекул

Ключевые слова бактериальная целлюлоза, нитрование, синтез, стабилизация, нитраты целлюлозы, физико-химические свойства, массовая доля азота

Код ГРНТИ31.25.00; 61.29.39

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В соответствии с актуальными тенденциями мировой науки данный Проект направлен на решение чрезвычайно важной проблемы – получения перспективных энергетических материалов для наукоемких областей применения, где использование традиционных нитратов целлюлозы (НЦ) невозможно или нецелесообразно. Решение данной научной проблемы позволит России сохранить независимость от импорта и получить приоритет в создании уникальных особочистых НЦ, применяемых в нетрадиционных наукоемких областях и в военной области, что чрезвычайно важно в сложившейся геополитической ситуации в стране и в мире. Для получения НЦ применимых в данных областях необходимо использовать высококачественную целлюлозу. Единственным подходящим высококачественным сырьем является дефицитная дорогостоящая импортная хлопковая целлюлоза, но даже она не обладает всеми необходимыми свойствами для получения некоторых типов высокотехнологических НЦ. Решить данную проблему можно с помощью нетрадиционных подходов, а именно использования принципиально отличающегося от растительной целлюлозы сырья – наноструктурированной бактериальной целлюлозы (БЦ). БЦ – это уникальный нанопродукт с трехмерной сетчатой структурой, химической чистотой, молекулярно-структурной однородностью, непревзойденными прочностными характеристиками, хорошими сорбционными свойствами, высокой степенью кристалличности и полимеризации. По мнению мировой науки БЦ является перспективным сырьем для различного рода функционализации. Актуальность решения указанной выше научной проблемы обусловлена востребованностью получения высокотехнологических продуктов на основе новых видов НЦ, предназначенных для применения в нетрадиционных наукоемких отраслях промышленности. В последнее десятилетие новые виды НЦ, в том числе НЦ высокой степени чистоты и материалы на их основе приобретают возрастающее значение, поскольку уникальные свойства НЦ позволяют применять их в нетрадиционных наукоемких областях: для изготовления детекторов ионизирующих излучений, оптических прозрачных пленок, биологических индикаторов, полупроницаемых мембран, селективных сорбентов, использования в составах для склейки изделий и элементов электронной техники, нитролаков специального назначения и т.п. Другим чрезвычайно актуальным и востребованным направлением является использование НЦ из наноструктурированной целлюлозы в качестве энергетического связующего для обеспечения структуры топлива, взрывчатых составов и пропелентов, в качестве основного компонента в порохах, поскольку НЦ из БЦ характеризуются сверхтонкой, высокочистой волокнистой сетью и более стабильной структурой, в сравнении с растительными НЦ, что позволит вывести применение НЦ в данной области на новый уровень. Целью данного проекта является изучение синтеза из БЦ и смесевых композитов из БЦ и растительной целлюлозы различными методами нитрования, изучения свойств и структуры синтезированных новых НЦ. Сложность решения проблемы заключается в малоизученности и неоднозначности процесса нитрования БЦ, связанных с ее уникальными свойствами, принципиально отличающимися от растительной целлюлозы и как следствие невозможности переноса традиционных технологий синтеза НЦ растительной целлюлозы, и отсутствии российских аналогов подобных исследований. Фундаментальные аспекты работы заключаются в установлении новых закономерностей и зависимостей при проведении ряда экспериментов по нитрованию нетрадиционного сырья – БЦ. В результате выполнения проекта впервые будет проведено сравнительное нитрование БЦ и смесевых композитов на основе БЦ разными способами, будут получены новые прорывные результаты, фундаментальные знания и новые закономерности, что позволит расширить знания о нитровании в целом и разнообразить спектр свойств целевых НЦ. Задача Проекта полностью отвечает современным вызовам науки и промышленности РФ и соответствует Указу Президента РФ от 7 мая 2018 г. № 204 «О национальных целях и стратегических задачах развития Российской Федерации на период до 2024 года» в сфере науки. Научная новизна исследований данного проекта, заключается в создании перспективных энергетических полимеров из нового сырья – БЦ и смесевых композитов из БЦ и растительной целлюлозы, применении новых методов и подходов, в получении новых виды НЦ, применяемых в нетрадиционных наукоемких областях. В настоящее время это направление является новым и малоизученным.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Гисматулина Ю.А. БАКТЕРИАЛЬНАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА – ПРЕКУРСОР ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ Высокоэнергетические и специальные материалы: Антитерроризм, безопасность и гражданское применение: сборник научных трудов XVII Международной конференции «HEMs-2022», С. 49-51 (год публикации - 2022)

2. Гисматулина Ю.А., Корчагина А.А., Будаева В.В. Synthesis of nanostructured bacterial nitrocellulose Izvestiya Vuzov. Prikladnaya Khimiya i Biotekhnologiya = Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology, N 1., V. 13, P. 38-49. (год публикации - 2023)
10.21285/2227-2925-2023-13-1-38-49

3. Гисматулина Ю.А. Promising Energetic Polymers from Nanostructured Bacterial Cellulose Polymers, 15, 2213 (год публикации - 2023)
10.3390/polym15092213

4. Гисматулина Ю.А. Смесевые композиты нитратов целлюлозы на основе бактериальной и растительной целлюлозы Международная конференция по химии «Байкальские чтения-2023»: Сборник тезисов докладов, 4-8 сентября 2023 г., г. Иркутск. Иркутск: Иркутский институт химии им. А.Е. Фаворского СО РАН, С 235. (год публикации - 2023)

5. Гисматулина Ю.А. Исследование нитратов бактериальной целлюлозы современными методами анализа Перспективы развития фундаментальных наук : сборник трудов XX Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (Томск, 25–28 апреля 2023 г.) : в 7 томах. Том 2. Химия. – Томск : Изд-во Томского политехнического университета., Том 2. - С. 49-51. (год публикации - 2023)

6. Гисматулина Ю.А. Синтез и свойства наноструктурированных нитратов целлюлозы Химия под знаком СИГМА: исследования, инновации, технологии. VII Всероссийская научная молодёжная школа-конференция: сборник тезисов докладов, 16-18 мая 2023 г., Омск / Институт катализа СО РАН – Новосибирск: ИК СО РАН., С. 131-132 (год публикации - 2023)

7. Гисматулина Ю.А. Смесевые композиты нитратов целлюлозы из целлюлозы бактериального и растительного происхождения ЮЖНО-СИБИРСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК, № 5(51). - С. 82-86ю (год публикации - 2023)
10.25699/SSSB.2023.51.5.010

8. Гисматулина Ю.А., Будаева В.В. Cellulose Nitrates-Blended Composites from Bacterial and Plant-Based Celluloses Polymers, 16(9), 1183 (год публикации - 2024)
10.3390/polym16091183

Публикации

3. Гисматулина Ю.А. Promising Energetic Polymers from Nanostructured Bacterial Cellulose Polymers, 15, 2213 (год публикации - 2023)
10.3390/polym15092213