#полимеры

Эпоксидные смолы известны своей прочностью, устойчивостью к химическим воздействиям и хорошими электрическими свойствами. Такие полимеры используют в качестве основы красок, покрытий, клеев и изоляционных материалов. Однако их применение ограничено высокой вязкостью. Ученые ПНИПУ синтезировали низковязкую, но прочную эпоксидную смолу. Разработка откроет новые горизонты ее использования, избавит от потребности применять разбавители и станет модификатором более высоковязких существующих смол без понижения механических характеристик. Например, клей и краска станут более устойчивыми.

Слушатели узнают о том, что такое полимеры.

Биосовместимые полимеры зарекомендовали себя во многих областях медицины — от современных систем адресной доставки лекарств до хирургических швов и имплантов. Именно поэтому поиск удобных и экологически безопасных методов синтеза этих соединений крайне важен, чтобы сделать их более доступными для дальнейшего применения в фармацевтической и биотехнологической промышленности. Недавно ученые Института синтетических полимерных материалов имени Н. С. Ениколопова РАН и МФТИ предложили новую стратегию синтеза перспективного для медицины сополимера полилизина и полимолочной кислоты. В основе инновационной разработки лежат современные подходы механохимии, вошедшие в десятку «технологических прорывов» по версии IUPAC.

Строительство нефтяных скважин происходит с помощью бурения горной породы. Специальная техника разрушает ее слои и образует отверстие, через которое позже добывают полезные ископаемые. Для промывки скважины и инструмента от частиц породы (шлама) используют буровой раствор, который под сильным давлением вымывает все лишнее. Но из-за того, что пласт содержит трещины, часто жидкость уходит в них, а не поднимается по скважине. В результате пласт поглощает в себя большой объем бурового раствора. Если его потеря становится слишком значительной, то это называют катастрофическим поглощением. Оно приводит к остановке строительства и большим затратам на исправление ситуации. Сейчас применяются различные составы, которые изолируют трещиноватые пласты, но ни один из них не эффективен для сильных поглощений. Ученые ПермНИПИ нефть и Пермского Политеха разработали новый изоляционный материал на основе цемента и «сшитого» полимера. Такая комбинация адаптируется к особенностям структуры пласта и предотвращает осложнения при строительстве скважин.

На нефтяных месторождениях есть два основных вида скважин: добывающие и нагнетательные. Первые нужны для добычи нефти, а вторые — для нагнетания в пласт воды, которая увеличивает давление, тем самым продвигая нефть к скважине. Такой способ повышает нефтеотдачу, однако если пласт очень проницаемый, то происходит обводнение, когда вода прорывается в добывающую скважину по трещинам в породе. В таком случае эффективность добычи нефти сильно снижается, а время процесса увеличивается. Эту проблему можно решить, закачав в скважину полимеры. Они закупоривают промытые каналы, и вода больше не попадает в них. Ученые Пермского Политеха разработали эффективный полимерный гель, блокирующий трещины в горных породах.

С новой искусственной кожей роботы смогут отличать неодушевленные предметы от живых организмов. Это похоже на чувство осязания у человека. Чтобы понять, живое или неживое перед машиной, ей достаточно к нему прикоснуться. С помощью такой кожи «интеллектуальные» аппараты смогут проводить подводную разведку месторождений полезных ископаемых, участвовать в их добыче, очищать океан от мусора без нанесения вреда морским обитателям.

Сегодня в мире активно изучают и внедряют 3D-технологии в производство протезов, имплантатов и других изделий сложной геометрической формы из полимерных материалов. Среди таких технологий выделяют послойную печать методом горячей экструзии полимеров. Ее основная проблема — нестабильное качество сварки материала как внутри, так и между слоев, что приводит к низким механическим характеристикам изделий и их разрушению. Чтобы этого избежать, важно оперативно управлять температурой материала в процессе печати. Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель для определения оптимальных локальных режимов нагрева при формировании изделия. Она позволит создавать качественные полимерные изделия для авиации, строительства и медицины.

Ученые из Института элементоорганических соединений имени А. Н. Несмеянова РАН и МФТИ с коллегами синтезировали кремнийорганический модификатор на основе фенилбороновой кислоты, обладающий особой стабильностью при хранении и обеспечивающий селективное присоединение к гидрид-содержащим соединениям. С его помощью можно получать различные кремнийорганические производные фенилбороновой кислоты, которые могут найти множество применений: начиная от органического синтеза и заканчивая получением полимерных материалов на их основе.

Ученые Института нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН (ИНХС РАН) совместно с коллегами из РХТУ имени Менделеева разработали метод синтеза пористого полимера на основе норборнена. Ключевая особенность такого полимера — его коммерческая доступность и простота получения.

С каждым годом человечество все больше использует полимеры и материалы на их основе. Стремительный рост объемов производства приведет к тому, что к 2050 году на полигонах накопится около 12 миллиардов тон полимерных отходов. Время полного разложения пластика в природе значительное — от десятков до сотен лет, а срок эксплуатации большинства изделий очень короткий. Традиционные виды механической переработки возможны только для цельных полимеров, однако многие изделия включают в себя несколько слоев пластика, содержат красители и иные компоненты, затрудняющие получение чистого вторичного полимера. В связи с этим актуален поиск новых методов утилизации таких отходов. Ученые Пермского Политеха предлагают перерабатывать многокомпонентные и загрязненные полимеры с помощью процессов медленного пиролиза. Метод заключается в длительном разложении материала под действием температуры. Такой способ позволит получить продукты, применимые в качестве топлива или модификаторов битума, что снизит нагрузку на окружающую среду и в будущем позволит уменьшить объем добычи ископаемых ресурсов.

Ученые из МИЭМ НИУ ВШЭ впервые облучили в интервале от нескольких микросекунд до нескольких часов популярные в космической технике полимеры лавсан и каптон при разных температурах и сравнили их электропроводность. Оказалось, что при температуре -170 градусов каптон проводит электричество в 10 раз хуже, чем при +20. Полученные данные помогут инженерам-конструкторам лучше защитить космические аппараты от статических разрядов, вызванных ионизирующим излучением.

Полимерные композиты широко применяются при изготовлении элементов газотурбинных двигателей, беспилотных летательных аппаратов и оболочечных труб. Традиционная лезвийная обработка таких материалов не позволяет экономически эффективно получать сложные пазы, технологические отверстия и другие элементы на изделиях. Повышенный износ лезвийного инструмента способствует снижению качества обработки. Кроме того, в процессе работы появляется мелкодисперсная пыль, которая отрицательно сказывается на долговечности оборудования, а также требует усиленной защиты оператора от попадания в дыхательные органы. Молодые ученые Передовой инженерной школы Пермского Политеха доказали эффективность альтернативного метода обработки полимерных композитов – проволочно-вырезной электроэрозионной обработки.

Американские химики создали вещество, меняющее реакцию полимеров на температурные перепады, что повысило их стойкость к износу и сделало похожими на металлы. Разработка может найти применение в самых разных сферах — от производства смартфонов до ракетостроения.

Коррозия металлов – одна из серьезнейших проблем промышленности всего мира. По оценкам специалистов, на сегодняшний день в глобальном выражении она нанесла ущерб в размере 2,5 триллионов долларов, что составляет около 3,5 процентов мирового ВВП. Сейчас многие предприятия стремятся сократить подобные издержки за счет мер по предотвращению разрушения металлоконструкций. Основной из них является нанесение на поверхность металла защитного органического полимерного покрытия. Однако действующие вещества недостаточно эффективны и подвержены деструкции из-за воздействия окружающей среды (света и кислорода), из-за чего покрытие снова приходиться восстанавливать. Подобный ремонт, удаление дефектного слоя и нанесения нового, считается дорогостоящим и трудоемким процессом, поэтому ведется поиск новых материалов, которые смогут эффективно защищать металл от коррозии. Ученые Пермского Политеха синтезировали новый полимер с эффектом памяти, который сможет самовосстанавливаться после деформаций.

Ученые из Сколтеха улучшили свойства полимера, используемого в 3D-печати. Добавив в фотополимер «хлопья» нитрида бора, исследователи удвоили его теплопроводность, что потенциально может использоваться для отведения тепла от микросхем и предотвращения перегрева устройства.

Коацервация — процесс, при котором полимер из раствора сгущается в маленькие нерастворимые капельки. Этот простой, но эффективный способ работы с полимерами широко распространен. Его применяют при производстве лекарств, соусов и даже жидкости для снятия макияжа. Физики МИЭМ ВШЭ создали теоретическую модель коацервации в растворах полибетаинов, предсказывающую, при каких условиях она пройдет успешно. Результаты позволят химикам эффективнее проводить синтез подходящих для коацервации полимеров.

Физики из МФТИ с коллегами из ОИЯИ (Дубна) и Университета Суонси (Уэльс, Великобритания) впервые пронаблюдали эффект совместного связывания (pancake bonding) в биологическом материале — пигменте эумеланине.

Корреспондент Naked Science поговорил с исследователем из РХТУ имени Д. И. Менделеева* Артемом Атласкиным о современных полимерах, мембранных технологиях для экологичного будущего и необходимости «потрошить» лабораторные приборы.

Напыление полимера на вращающуюся жидкость позволяет получать тонкую отражающую мембрану параболической формы. Для отправки на орбиту такое гибкое зеркало можно свернуть, а уже на месте снова развернуть и восстановить форму, получив большое зеркало для телескопа.

Сегодня при прокладке трубопроводов вместо металлических все чаще используются трубы из полимерных композиционных материалов, таких как стекловолокно. Они обладают рядом преимуществ перед предшественниками: высокой коррозионной стойкостью, низким коэффициентом трения для перекачиваемой жидкости, меньшей массой. Однако их поведение в системе трубопроводного транспорта до конца не изучено. Срок службы полимерно-композиционных труб прогнозируется на основе анализа прочности в условиях статической нагрузки, тогда как в системе трубопровода нагрузка носит динамический характер. Чтобы точно оценивать эксплуатационные характеристики полимерных труб, ученые Пермского Политеха разработали методику, учитывающую различные типы напряжения, которое в них возникает. Полевые испытания предложенной методики уже ведутся на нефтедобывающих предприятиях Пермского края.