#полимеры

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.

Архитектура свободной формы — новаторское направление, представители которого создают уникальные конструкции с нетривиальной геометрией. Зачастую это здания музеев и отелей, стадионы, выставочные павильоны или университеты, например, Сколтех. На сегодняшний день основной материал для возведения всех этих впечатляющих конструкций с куполами, сводами, арками и причудливыми фасадами — железобетон. Но есть и многообещающая альтернатива — армированные угле- или стекловолокном полимеры. Хотя их производство стоит дороже, они дешевле в обслуживании, поскольку не ржавеют и не нуждаются в покраске. А их легкость и прочность открывают возможности для реализации смелых архитектурных замыслов. Например, можно будет перекрывать большие пролеты без промежуточных опор. Чтобы раскрыть потенциал этих инновационных материалов, необходимо обновить инструментарий для проектирования и моделирования конструкций, так как существующие решения приспособлены к традиционным материалам, в частности к железобетону и стали. Один из аспектов этой задачи решает научный коллектив Лаборатории композитных материалов и структур Центра технологий материалов Сколтеха под руководством доцента Александра Сафонова.

Международная группа ученых, в которую вошли специалисты из России (УрФУ), Саудовской Аравии и Египта, выяснила, что полимолочная кислота в сочетании с триоксидом вольфрама эффективно блокирует гамма-излучение. В перспективе на основе нового материала можно будет создавать безопасные и биоразлагаемые экраны для защиты от низкоэнергетического излучения, полагают исследователи. Такие экраны используют в медицине, сельском хозяйстве, пищевой промышленности.

Человек от природы не обладал мощными когтями или длинными клыками, поэтому главным его оружием стал мозг. Палка удлинила руки, отесанный камень побеждал зверя. Но у Вселенной нет цели помогать человеку — и лодки из дерева гнили, соломенные хижины годились только для лета, а оружие из подручных материалов имело ограниченную убойную силу. И тогда человек придумал комбинировать доступные материалы между собой. Очень задолго до промышленной революции и научной эпохи родились первые композитные материалы. Как они развивались и есть ли у них будущее при текущем уровне прогресса?

Группа ученых из Сколтеха, Института общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН и финского Университета Аалто разработала универсальный и простой метод получения нанокомпозитов с углеродными нанотрубками, уплотнив для этого доступный на рынке порошок нанотрубок в брикеты. Полученные с использованием брикетов нанокомпозиты по своим характеристикам не уступают материалам из полимерных концентратов, которые значительно дороже в производстве.

Сотрудники научно-исследовательской лаборатории высокоэнергетических и специальных материалов и лаборатории нанотехнологий металлургии физико-технического факультета ТГУ разработали новую технологию производства фидстоков с использованием керамических и металлических порошков. Стоимость таковых не превышает импортные аналоги, а свойства изделий из них превосходят свойства продукции, изготовленной непосредственно из сплавов.

Сегодня в авиа- и машиностроении из-за своей прочности и легкости особую популярность приобрели смешанные пакеты полимерных композиционных материалов с титановыми или алюминиевыми сплавами. Но обработка таких многокомпонентных слоистых структур имеет ряд трудностей. При механической обработке довольно вязких титановых сплавов сильно повышается температура и происходит защемление режущего инструмента. В то же время полимерные композиционные материалы чувствительны к нагреву, что вызывает необходимость охлаждения зоны разрезания. Так как титановые сплавы относятся к важнейшим стратегическим конструкционным материалам для летательных аппаратов, создание смазки, повышающей эффективность обработки материала, является актуальной задачей. Жидкие смазочно-охлаждающие средства неприемлемы для этих целей из-за влагопоглощения полимерных композиционных материалов. Для решения этой проблемы ученый Пермского Политеха разработал новый уникальный состав твердой смазки. Отечественная разработка обладает высокими смазывающими и антифрикционными свойствами, а также более эффективна при механической обработке отверстий в деталях из труднообрабатываемых материалов.

При строительстве различных технических конструкций используют антифрикционные покрытия и прослойки. Это тонкий скользящий слой, который позволяет снизить трение между деталями конструкции или с внешними системами и увеличить срок их службы. В качестве покрытия используют полимерные и композиционные материалы, которые обладают повышенной устойчивостью к износу. Широкое применение они нашли в элементах опорных частей мостовых сооружений. От правильного подбора антифрикционного материала зависит надежность и долговечность конструкции. Для упрощения этого процесса ученые Пермского Политеха провели серию численных экспериментов и сравнили деформационное поведение различных антифрикционных покрытий. Использование численных методов уменьшит временные и денежные затраты, а также обеспечит безремонтную работу опорной части мостов.

При возведении подпорных стен и береговых опор мостов в качестве материала для обратной засыпки — заполнения свободного пространства в земле на финальном этапе работы — необходимо использовать водопроницаемые грунты. Чаще всего для этого применяют песок. Он хорошо пропускает воду и не обладает пучинистыми свойствами – не увеличивается в объеме при морозе. Однако песчаный грунт имеет слабое сцепление, он сыпучий, поэтому не может удерживать форму. Это создает сильное давление на ограждающие конструкции. Глинистый грунт обладает хорошим сцеплением, но практически не пропускает воду. Поэтому создание материала, который бы обладал одновременно сцеплением и водопроницаемыми свойствами, — актуальная задача. Так ученые Пермского Политеха исследовали грунт, состоящий из смеси песка и силикона, и определили его прочностные и деформационные характеристики. Результаты эксперимента будут полезны для создания новых материалов, которые можно использовать в строительной практике.

Примерно две трети населения нашей планеты испытывают нехватку питьевой воды разной степени тяжести, не менее полумиллиарда из них проживают в засушливых районах, где чистую воду брать, казалось бы, неоткуда. Ученые и инженеры из Техасского университета (США) разработали недорогое решение, которое буквально за пару долларов позволит извлекать литры живительной влаги даже из сухого пустынного воздуха при помощи сверхгигроскопичных полимерных пленок.

Ежегодно в мире производится около 300 миллионов тонн полимеров, 80 процентов из которых после использования направляются на мусорные полигоны и мусоросжигательные заводы. В процессе разложения полимеров под действием природных факторов или в результате сжигания в атмосферу выделяются опасные для окружающей среды и живых организмов химические соединения. Ученые Пермского политехнического университета создали уникальную технологию, которая позволяет утилизировать пластмассовые отходы с получением дорожно-строительных материалов.

Китайские химики использовали богатые лизином структурные белки, чтобы создать сверхпластичный биопластик, который обладает кровоостанавливающими свойствами и может хранить информацию в виде последовательности аминокислот в своем составе.

Специалисты РХТУ с участием коллег из ИБХ РАН, ЦСП ФМБА России, ФИЦВиМ и ГНЦ ВБ «Вектор» создали полимерные наночастицы, которые могут переносить по организму плохо растворимые биологически активные вещества. В молекуле полимера соединили гидрофильную и гидрофобную части, благодаря чему наночастицы из этих молекул хорошо совместимы с водой и эффективно включают и транспортируют действующие вещества к органу-мишени. Также оболочку наночастиц можно модифицировать различными функциональными или векторными агентами, чтобы адаптировать частицы под различные действующие вещества и повысить их эффективность. Исследователи предлагают использовать новую лекарственную форму в том числе и для разработки вакцин. Технологию уже опробовали на примере вакцины против вируса лихорадки Рифт-Валли.

Исследователи Сколтеха и их коллеги синтезировали новый сопряженный полимер для органической электроники с помощью двух различных химических реакций и для каждой продемонстрировали влияние параметров синтеза на характеристики полимера в органических и перовскитных солнечных элементах.

Ученым из Южного федерального университета удалось создать особенный полимер, который изменяет свои характеристики при световом воздействии. Эта разработка будет перспективной во многих областях – от наносенсорики до биомедицины.

С помощью ГМ-клеток кишечной палочки ученым впервые удалось синтезировать гигантские полимеры мышечного белка титина и сформировать из них прочные волокна.

Российские химики получили наноконтейнеры для лекарств из металлоорганического материала на основе циркония и терефталевой кислоты. Они могут долго удерживать препарат благодаря оптимальному размеру и пористости, а также нетоксичны. Свою разработку исследователи успешно протестировали на культуре клеток с применением лейцина — аминокислоты, которая не синтезируется в клетках животных и должна поступать извне.

В будущем огромные архивы могут записывать данные в цепочки полимеров, способные накапливать больше информации, чем даже молекулы ДНК.

Российские и американские ученые разработали инновационную невирусную систему доставки ДНК в клеточные культуры иммунных клеток. Ранее уже были попытки использовать гранулы ДНК с положительно заряженным полимером, однако у такого метода была низкая эффективность. В своей работе ученые дополнительно покрыли гранулы сахаром маннозой и увеличили эффективность доставки в 500 раз. Разработка поможет лечить раковые опухоли.