#полимеры

Щетинки экспериментальной зубной щетки создают электрический заряд, когда изгибаются. В лаборатории это приводило к появлению активных форм кислорода, повреждающих бактерии. За три месяца у добровольцев с новой щеткой сильнее уменьшились зубной налет и воспаление десен, чем у тех, кто пользовался обычной.

Слушатели узнают, как биосинтез позволяет программировать свойства материалов практически с нуля.

Слушатели узнают про виды и свойства полимеров.

Слушатели узнают, как отличать опасный пластик от безопасного.

Всего 20-30 лет назад большинство женщин ходили на каблуках, а большинство мужчин — в обуви, подошва которой серьезно нагружала позвоночник и мышцы спины. Если задуматься, факт поразительный: 20 тысяч лет назад, в палеолите, таких проблем человечество вообще не испытывало. Как так получилось и что новые материалы делают, чтобы все эти сложности стали прошлым?

В мире фемтосекундных лазеров и гравитационных волн нельзя обойтись без того, что есть дома у каждого из нас, — скотча, клея, стеклянной и пластиковой посуды. Теперь в арсенал специалистов по микроэлектронике добавилась пищевая пленка.

Участники узнают, как ученые управляют структурой полимеров.

Последние несколько лет по всему миру выходит множество работ о том, что микрочастицы искусственных полимеров накапливаются в тканях человека и могут быть небезопасны. Мы решили обратиться к академику Алексею Хохлову, чтобы дать трибуну противоположной точке зрения. Выбор между ними предлагаем сделать читателю.

Технологии нанесения защитных покрытий переживают революцию, и ее драйвером становится плазма. Сегодня этот метод уже позволяет создавать такие структуры, которые невозможны при традиционном окрашивании или термообработке. Одним из перспективных направлений в этой области выступают плазменные покрытия из полимерных смесей на основе порошковой эпоксидной смолы, исследованные инженерами UST Inc.

Ученые КБГУ и МГУ провели уникальный эксперимент, посвященный использованию инновационных полимеров в качестве удобрений. Исследования проходили на экспериментальном поле ботанического сада КБГУ, где ученые сосредоточились на двух культурах, наиболее характерных для Северо-Кавказского региона, — кукурузе и подсолнечнике. Выяснилось, что растения, обработанные полимерами, имеют более совершенные початки с большим количеством зернышек. После завершения эксперимента исследователи смогут предложить агропроизводителям новые рецептуры для замены традиционных удобрений, которые часто оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Участники смогут обсудить вызовы и перспективы отрасли, обменяться лучшими практиками, найти партнеров и запустить совместные проекты.

Фотополимеры — жидкие смолы, затвердевающие под УФ-излучением, — широко используются в авиации, автомобилестроении, ювелирном деле и стоматологии. На 3D-принтере из них печатают модель детали, затем помещают в огнеупорную форму и обжигают. Смола выгорает, оставляя полость для расплавленного металла. После застывания форму разрушают, получая готовое изделие. Однако при нагреве фотополимер расширяется, что может повредить форму и привести к браку. В ПНИПУ разработали компьютерную модель для отслеживания поведения фотополимеров, чтобы прогнозировать их состояние. Разработка позволит предсказать свойства полимеров с точностью до 95% и не допустить появления дефектов.

Полиамид 12 — один из ключевых материалов в 3D-печати, сочетающий прочность, гибкость, химическую стойкость и биосовместимость. Этот универсальный пластик используют в авиа- и машиностроении, а также в медицине для создания протезов и имплантатов. Но у полимерных изделий есть недостатки — пористость и хрупкость, которые можно устранить, добавляя стеклянные волокна. Ученые Пермского Политеха провели масштабное исследование и выяснили, что правильный выбор формы стеклянных частиц и ориентации печати может кардинально изменить свойства конечного продукта и повысить прочность на 23-44%. Результаты помогут создавать более надежные композитные изделия с определенными характеристиками для высокотехнологичных отраслей.

Ученые из Сколтеха модифицировали поверхность полого оптического волокна таким образом, чтобы оно могло функционировать как крошечный фонарь на медицинском зонде для исследования кровеносных сосудов и других полостей в организме изнутри.

Ученые из Лаборатории наноматериалов, Лаборатории иерархически структурированных материалов и Центра технологий материалов Сколтеха предложили новую двухэтапную технологию мониторинга многофункциональных полимерных нанокомпозитов.

Пару лет назад Россия столкнулась с ситуацией, когда на полках магазинов чуть не кончились продукты. Не потому что не хватало молока, соков или детского питания, а потому что все это просто не получилось бы довезти до потребителя. Мы взяли интервью у Константина Вернигорова, генерального директора экосистемы прикладных научно-исследовательских центров «СИБУР ПолиЛаб», чьи разработчики были среди тех, кто предотвратил такой сценарий. Похоже, впереди у них еще более амбициозные планы.

Современная промышленность и производство потребительских товаров немыслимы без массовых пластиков. А те, в свою очередь, невозможны без катализаторов, превращающих «побочку» нефте- и газодобычи в ключевой материал нашей эпохи. Какую роль в этом процессе играют ученые, как выглядит современная корпоративная наука в нефтехимии и какие возможности она открывает? Мы поговорили об этом с главой научно-исследовательского центра «СИБУР Инновации».

Ученые РТУ МИРЭА раскрыли механизмы работы саморегулирующихся электропроводящих полимерных нагревателей, изготовленных из специальных полимерных композитов с углеродными наночастицами. Они установили, что способность этих нагревателей самостоятельно (без внешнего регулирования) резко снижать свою мощность, связана не только, как принято считать, с термическим расширением полимера при нагревании, а с началом обратимой деградации кристаллической структуры полимера.

Исследователи Университета МИСИС запатентовали нейроимплантат, который поможет восстановить поврежденные нервные ткани спинного мозга. Структура состоит из двух слоев: биоразлагаемого полимера и особых волокон, которые могут быть наполнены лекарственными препаратами, направленно воздействующими на поврежденные нервные ткани спинного мозга и ускоряющими заживление.

На территории России находится около четверти мировых лесов. Для подъезда техники, заготовительных работ, вывоза древесины и контроля состояния лесных массивов необходимо прокладывать дороги. Они отличаются от автомобильных повышенной нагрузкой от тяжелых машин и автопоездов, из-за которых покрытие быстрее разрушается и приходит в негодность. Затраты на строительство и ремонт лесовозных дорог увеличивает стоимость древесины. Один из способов их укрепления – использование геосинтетических оболочек, но работа таких конструкций изучена недостаточно. Ученые Пермского Политеха провели исследование и выяснили эффективность применения геосинтетических оболочек под колесами автомобиля.

Композиционные изделия — это соединение двух и более материалов с разными свойствами, которые в сочетании образуют новый материал с лучшими качествами. Обычно их создают на основе полимера с внедрением внутрь волокон, которые повышают прочность изделия. Такие объекты широко применяют в аэрокосмической, строительной и медицинской отраслях. При производстве и эксплуатации сложных конструкций из композита в структуре накапливаются напряжения, которые со временем приводят к разрушению. Ученые ПНИПУ с помощью комбинированного метода исследовали, как деформируется конструкция в зависимости от способа укладки волокон и надреза материала. Результаты способствуют созданию качественных ответственных сооружений, например, деталей авиадвигателя и имплантов для замещения костной ткани.

Ученые Пермского Политеха совместно с биомеханиками Российского университета медицины и инженерами ООО «Конструкторское бюро технических средств реабилитации» исследовали напряженно-деформированное состояние съемного пластиночного протеза из полимера и изучили появление крупных трещин и повышенного давления на окружающие мягкие ткани. Моделирование позволит отследить риск развития чрезмерной нагрузки и патологических состояний в полости рта.

Ученые СПбГУ разработали метод соединения двух простых веществ с помощью катализатора на основе золота, прикрепленного к полимеру. Такой процесс позволяет получить молекулы, на базе которых можно создавать новые лекарственные препараты, а также соединения для применения в сельском хозяйстве.

В медицине для изготовления имплантов, держателей ампул, зондов, колб и другого оборудования используют специальные материалы — полимеры PEEK (полиэфирэфиркетон) и PLA (полимолочная кислота). Во время процедур такие инструменты контактируют с различными веществами и жидкими средами, которые постепенно разрушают полимеры. Понимание процессов деградации PEEK и PLA важно для обеспечения безопасности и долговечности биомедицинских устройств. Ученые Пермского Политеха провели ряд экспериментов, которые показывают, при каких условиях изделия из полимеров PEEK и PLA разрушаются быстрее.

Ученые лаборатории наноматериалов центра фотоники и фотонных технологий и центра технологий материалов Сколтеха совместно с партнерами из университетов Цзянсу и Белорусского государственного опубликовали работу, демонстрирующую еще одно практическое и масштабируемое применение однослойных углеродных нанотрубок.

Хотите кудри или, наоборот, избавиться от любых завитков и придать локонам блеск? 13 сентября в России отмечают свой профессиональный праздник парикмахеры. Поэтому мы узнали у Екатерины Баньковской, кандидата фармацевтических наук, доцента кафедры химических технологий ПНИПУ, как работают самые популярные процедуры для волос, почему ламинирование приводит к их выпадению, что поможет восстановить густоту прядей, какие компоненты в кератиновом составе вредят волосам и легким человека, действительно ли кудряшки растут иначе и почему эффект от перманентной завивки проходит, а от выпрямления — нет.

Инженеры компании UST Inc. постоянно работают над совершенствованием струнного рельса, стремясь создать изделие с низким погонным весом и высокими эксплуатационными характеристиками. Упор делается на долговечность, износостойкость, надежное сцепление с поверхностью рельса.

Во всех отраслях современной промышленности широко применяют полимерные материалы, свойства которых во многом зависят от температуры. Так, например, происходящие в полимерах под действием охлаждения или нагрева процессы значительно влияют на точность измерений волоконно-оптических датчиков, защитное покрытие которых состоит из таких материалов. Ученые Пермского Политеха разработали методику, позволяющую определять функциональную зависимость термического расширения от температуры для широкого спектра полимерных материалов.

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.

Сырая нефть — самый потребляемый и невозобновляемый источник энергии. Однако ее добыча снижается, а спрос на энергию растет. Когда в эксплуатацию вводится новый пласт, давление в нем изначально высокое. С течением времени давление снижается, и тогда нефтяникам приходится использовать методы искусственного подъема — скважинные насосы, газлифты. Критической стадией является та, когда остаточная нефть оказывается в ловушке и не может быть извлечена предыдущими способами. Именно тогда необходима операция по повышению нефтеотдачи, которая заключается в вытеснении нефти другими веществами, например, щелочью, поверхностно-активными веществами и полимерами или их комбинациями. Ученые Пермского Политеха совместно с коллегами из Казахстана предложили в качестве полимера для увеличения нефтеотдачи пласта использовать органически чистое вещество из сушеной окры — съедобного овоща, который растет в теплом летнем климате и нейтрален по вкусу. Технологию опробовали на сложнопостроенных карбонатных коллекторах казахстанского месторождения.

Ученые из МФТИ с коллегами из Университета Дьюка (США) выяснили, что количество энергии, необходимое для разрыва полимерных сеток, может значительно превышать энергию разрыва ее цепочек. Большая часть этой энергии тратится не на разрыв цепей, а на деформацию древовидной внутренней структуры материала. Обнаруженный механизм позволит создавать более прочные полимерные материалы.