Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование методов модификации сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) наночастицами оксидов циркония гафния и титана для создания новых композиционных наноматериалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Докладчик: Немерюк Алексей Михайлович

Должность: научный сотрудник, Заведующий лабораторией

Цель проекта:
Исследование методов модификации сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) наночастицами оксидов циркония и титана для создания новых композиционных наноматериалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками. Целью проекта является разработка методов получения материалов на основе СВМПЭ,содержащих наночастицы оксидов металлов группы титана. Конечным результатом является композитный наносатериал, в том числе ориентированный или самоармированный, обладающий повышенными по сравнению с исходным СВМПЭ эксплуатационными характеристиками по причине содержания наночастиц оксидов, оказывающих структурирующиее влияние на надмолекулярную упаковку макромолекул полимера.

Основные планируемые результаты проекта:
Результатом является разработка метода получения наноматериалов на основе СВМПЭ, содержащих наночастицы оксидов титана, циркония и гафния. Разрабатываемый метод обладает большой гибкостью и позволяет получать материалы с различным количественным содержанием наночастиц, а так же с анизотропным но гомогенным распределением последних в полимерной матрице, в зависимости от потребности могут быть получены материалы, содержащие наночастицы как во всей массе полимера, так и только в его поверхностных слоях. В первом случае материалы проявляют наилучшие характеристики при изготовлении изделий методом термопрессования, а во вторм случае технологический процесс может быть применен к ориентированным материалам на основе СВМПЭ с целью увеличения их сродства к иным полимерам и эластомерам при создании композиций, армированных ориентированными волокнами СВМПЭ.
Исследования проводятся с использованием методов, данные о возможности существования которых опубликованы в мировой научной литературе в середине первого десятилетия 21-го века и таким образом, очевидно, относятся к передовым.
Путем достижения результатов является анализ литературных данных и результатов патентных исследований, разработка теоретической модели и проведение экспериментальных исследований на основании разработанной модели. Риски и ограничения связаны, главным образом с внешними факторами, повлиять на возникновение которых исследовательская организация не имеет возможности

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты проекта могут найти применение в тех областях науки и технологии, где востребованы материалы, обладающие высокой механической прочностью, устойчивые к воздействию низких температур без потери эксплуатационных характеристик, устойчивые к химическим агрессивным средам и ионизирующему излучению, биологически инертные, обладающие низкой плотностью. Это и конструкционные материалы для аэрокосмического применения, для использования в конструкции изделий, предназначенных для эксплуатации под водой, для изготовления элементной базы электронной и электротехнической промышленности, для изготовления изделий медицинского назначения,а так же товаров потребления, в том числе для нужд спорта высоких достижений. Этим списком далеко не ограничиваются возможные области применения наноматериалов на основе СВМПЭ, модифицированного наночастицами оксидов металлов группы титана. Более того, метод может быть расширен и на другие нанонаполнители - нитриды и сульфиды металлов, оксиды металлов других групп,возможно введение в состав наноматериалов и более сложных соединение, включающих в себя разные металлы и неметаллы.
Применение легких, прочных, дешевых в производстве и стабильных материалов, проявляющих сверхнизкий коэффициент трения, высокую стойкость к нагрузкам, в том числе высокоэнергетическим ударным, биологическую инертность и стойкость к химическим и радиационным воздействиям может существенным образом способствовать повышению конкурентоспособности отраслей промышленности, где будут внедрены указанные материалы. С научной точки зрения исследования представляют несомненный интерес, так как носят междисциплинарый характер: они производятся на стыке органической и неорганической химии и науки о материалах,с использованием современных методов исследования. Результаты представлены на многих конференциях, в том числе с международным участием, публикуются статьи в научных изданиях.

Текущие результаты проекта:
На основании проведенного исследования данных литературы и патентных изысканий определены наиболее перспективные пути экспериментальных исследований. Закуплено необходимое оборудование и реактивы. Проводятся эксперименты по различным направлениям. Так в настоящий момент исследуются комплексные соединения циркония и гафния, применение которых позволяет осуществлять технологический процессполучения наночастиц оксидов в неводных среда, в том числе в полимерных матрицах и гелях СВМПЭ, исследуются смеси растворителей, пригодные для проведения таких процессов, исследуются свойства гелей СВМПЭ, полученных с применением смесей полярных и неполярных высококипящих органических растворителей. Проводятся аналитические исследования экспериментальных образцов различными физико-химическими методами.