Придуманные в Волгограде «умные» полимеры помогут в медицине и нефтегазодобыче

С их помощью можно будет решить проблему нехватки пресной воды, создать импланты, неотличимые по свойствам от оригинала, способствовать в разделении водно-масляных эмульсий – волгоградские ученые создают «полимеры будущего».

Сегодня мир уже сложно представить себе без полимерных и синтетических материалов, однако человечество на фоне этого сталкивается и с определенными проблемами – в первую очередь, с экологическими.

В лабораториях Волгоградского технического университета кипит работа – ученые-химики работают над так называемыми «умными» полимерами – материалы на основе природных полисахаридов, а значит, биоразлагаемые и не наносящие вреда окружающей среде. Здесь «рождаются» пленочные и губчатые субстанции. Последние имеют в основе хитозан и активно используются в медицине.

Екатерина Брюзгина, преподаватель кафедры ТВВМ ВолгГТУ:

– Хитозан обладает антимикробными действиями, противовоспалительными, ранозаживляющими, кровоостанавливающими. Нижняя часть остается гидрофильной – ранозаживляющей, верхняя гидрофобной, в нее не попадают лишние микроорганизмы, которые находятся в окружающей среде.

Сейчас в опорном техническом вузе региона реализуется проект «Закономерности поверхностной модификации биоразлагаемых полимеров». Коллектив из девяти исследователей совмещают природные полимеры хитозан и целлюлозу с синтетическими.

Кристина Белина биополимерами заинтересовалась на третьем курсе, сейчас исследует пленочные материалы.

Кристина Белина, студентка 1 курса магистратуры ВолгГТУ:

– Изготавливаю пленки на основе целлюлозы, совмещая их с синтетическими полимерами. Мы должны прийти к такому результату, чтобы прочность, эластичность целлюлозных пленок приближалась к прочности кожи человека, чтобы происходило совмещение.

Процесс создания полимеров будущего сложный, но интересный. Сначала природные полимеры помещаются в специальные растворы, затем модифицируются – сетчатая структура выстаивается, а после замораживается. Спустя какое-то время раствор помещается в прибор для лиофильной сушки – отсюда на выходе специалисты получают аэрогель или губчатый материал. Процесс создания полимеров длится от 7 до 9 дней. Но на этом все не заканчивается – далее специалистам предстоит придать материалам определенный уровень гидрофобности, а определить – гидрофильный полимер или гидрофобный помогает современное оборудование.

Виктор Климов, доцент кафедры ТВВМ ВолгГТУ:

– Это уникальное оборудование, в нашей области вы не найдете похожего, данные приборы позволяют измерять угол смачивания, то есть изучать свойства на границах раздела фаз. Данные исследования очень важны в изучении стабильности изучаемых нами покрытий.

«Умные» полимеры используются не только в медицине, но и во многих других отраслях. Например, материалы на основе хитозана и целлюлозы перспективны для разделения водомасляных эмульсий.

Екатерина Брюзгина, преподаватель кафедры ТВВМ ВолгГТУ:

– Используют такие материалы и в сельском хозяйстве, и в нефтегазовой промышленности. В нефтегазодобыче большой проблемой является обводнение пластовой водой. Чтобы ее убрать, можно использовать наш хитозановый материал, полностью гидрофобный для разделения водомасляной эмульсии.

Синтетика и полимеры уже давно стали материалами современной жизни. Только в год в мире производится порядка 300 миллионов тонн синтетических полимеров. Их значение, конечно, сложно переоценить, только вот с каждым годом полимерного мусора становится также все больше. А это – глобальная экологическая проблема.

Евгений Брюзгин, доцент кафедры ТВВМ ВолгГТУ, кандидат химических наук:

– Это колоссальный вызов перед человечеством! Наша задача, всего проекта, нашего в частности – создание материалов полимерных с программируемым сроком службы: полимер должен быть способен к биоразлажению и разлагаться до безвредные вещества – воду, в идеале углекислый газ.

Разлагаться такие полимеры смогут под воздействием окружающей среды и будут экологически безвредны.

Отметим, Волгоградский государственный технический университет стал одним из победителей гранта Минобрнауки России на проведение крупных научных проектов по приоритетным направлениям научно-технологического развития. Волгоградский вуз входит в Консорциум из восьми научных институтов РАН и университетов страны, осуществляющих проект «Фундаментальные основы создания безотходных производств полимеров и полимерных материалов с программируемым сроком службы». Ученые-химики ВолгГТУ уверены: за такими материалами будущее, ведь именно они помогут сделать планету чище, а жизнь людей – экологичнее.