Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание наноструктурированных поверхностей с функцией распознавания внешних воздействий и агентов путем управления микрофазным разделением функционализированных блоксополимеров

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.5175
Организация
ИНЭОС РАН
Руководитель работ
Царькова Лариса Александровна
Продолжительность работ
2010 - 2011, 20 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Информация отсутствует

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Халатур Павел Геннадьевич

Этапы проекта

1
12.03.2010 - 31.07.2010
2. Характеристика выполненных на этапе работ по созданию продукции
2.1. Результаты работы на 1 этапе, в том числе: разработанные виды продукции (веществ / устройств / программных продуктов / технологий / методов и результатов исследований) с указанием их характеристик, полученных, в том числе, по результатам испытаний, оценка соответствия этих характеристик требованиям задания.
Разработаны научные основы технологии получения композитных материалов на основе сополимеров оптимизированной структуры и функциональных добавок. В рамках этой технологии получены композитные частицы ПАНИ-латекс с использованием латексов различного размера, а также полые частицы на основе ПАНИ, армированные тонким слоем латекса. Разработаны методы теоретического моделирования поведения блоксополимеров в тонких пленках при контролируемых параметрах системы. В результате теоретических работ впервые установлено решающее влияние поверхностных взаимодействий (в частности, поверхностного паттерна) на микрофазное разделение блок сополимеров в тонких пленках. Показана возможность самоорганизация асимметричных сополимеров на паттернированной поверхности в ансамбле NPAT. Предложена новая стратегия конструирования тонких сополимерных пленок с желаемой ориентацией структуры в объеме за счет фазового разделения бинарной смеси сополимеров вблизи адсорбирующей поверхности. Показано, что соразмерность паттерна с морфологией в объеме, а также вид паттерна ключевым образом влияет на ориентацию цилиндрической структуры. Разработана технология прямого осаждения регулярных полимерных структур из растворов в сверхкритическом диоксиде углерода на поверхности различных подложек. Показано, что такая процедура позволяет получать на подложке различные по своей морфологии структуры: формировать однородные ультратонкие полимерные пленки нанометровой толщины, осаждать для визуализации с помощью ССМ индивидуальные макромолекулы и наноразмерные супрамолекулярные структуры.
2.2. Новизна применяемых решений в сравнении с другими работами, родственными по тематике и целевому назначению и определяющими мировой уровень.
Проведенные теоретические исследования с использованием теории самосогласованного среднего поля являются пионерскими по постановке задачи и системы. Полученные результаты имеют важнейшее значение для нанотехнологии (в частности, нанолитографии) и позволяют двукратно уменьшить период поверхностного паттерна при сохранении характерного периода блок сополимерной системы. Результаты экспериментов по композитным функциональным материалам позволяют на порядок понизить содержание функциональной добавки при сохранении показателей проводимости материала. Развиваемые в настоящей работе способы нанесения функциональных сополимерных покрытий на поверхности материалов характеризуются рядом принципиальных преимуществ (подробно раскрытых в тексте отчета), связанных с уникальными свойствами сверхкритического растворителя в сравнении с традиционно используемыми жидкими растворителями.
2.3. Особенности исследования, разработки, метода или методологии проведения работы на отчетном этапе.
Полученные результаты в рамках теоретико-экспериментального подхода носят как фундаментальный характер, показывая возможности использования мезоскопических методов расчета для изучения самоорганизации в сополимерных пленках, так и прикладной характер, определяя области существования морфологии C в отсутствии паттренированной поверхности и вблизи нее. В частности, результаты четко устанавливают узкую область существования C вблизи гладких однородных поверхностей, т.е. ультратонких пленок, и драматическое влияние паттерна и его структуры, присутствие которого значительно расширяет границы стабильности C.
Предложенная в ходе работ оригинальная стратегия конструирования пленок с цилиндрическими доменами является достаточно простой в технологическом отношении и может быть перспективной для создания функциональных структур. Например, после вытравливания минорной компоненты оставшаяся матрица способна функционировать в качестве наноструктурированной мембраны. Вытравливание полимерной матрицы делает возможным использование доменов в качестве проводящих каналов..
Развитая технология нанесения регулярных структур диблочных молекул из растворов в сверхкритическим диоксиде углерода характеризуется широкой применимостью и может быть использована для решения обширного спектра научных и технологических задач.
2.4. Объекты интеллектуальной собственности, созданные на отчетном этапе. Отсутствуют
3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники; отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).
К потенциальным областям применения научной продукции, которая будет создана в ходе работ проекта, относятся следующие сегменты нанотехнологий нового поколения:
- разработка технологий получения новых функциональных полимерных материалов с четким пространственным разделением регулярных наноструктур и, соответственно, функциональных свойств, с функцией распознавания внешних воздействий и агентов путем управления микрофазным разделением функциализированных блоксополимеров и композитов на их основе.
- разработка технологий получения специфичных макромолекулярных структур и возможных добавок для оптимизации таких свойств получаемых материалов, как способность к избирательному распознаванию внешних факторов среды, смачиваемость, проницаемость, механическая стабильность, оптические характеристики и т.п.
- разработка технологий осаждения регулярных сополимерных структур из среды сверхкритического диоксида углерода, реализующих потенциал использования сверхкритического растворителя при формировании тонкопленочных полимерных покрытий за счет раскрытия таких его преимуществ, как отсутствие поверхностного натяжения и абсолютная смачивающая способность, что позволяет получать пленки рекордной степени однородности в сочетании с ультратонкой нанометровой толщиной
3.2. Ход практического внедрения полученных результатов. (Должны быть отражены, в том числе, способы внедрения результатов НИР в образовательный процесс).
Студенты и аспиранты получают новые знания, принимая непосредственное участие в работах по проекту по руководством приглашенного зарубежного руководителя. Формируется задел технологий и know-how.
3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на подготовку и закрепление в сфере науки и образования научных и научно-педагогических кадров, достижение или превышение заданных индикаторов и показателей.
Заявленные индикаторы и показатели будут достигнуты
4. Выводы
Работа идет успешно, получены новые важные результаты, которые найдут отражение в публикациях, к работе привлечены молодые ученые, студенты и аспиранты.
Развернуть
2
01.08.2010 - 30.11.2010
2.1 Доработка и оптимизация функциональных свойств материалов путем направленного управления микроструктурой сополимерных макромолекул, природой вводимых функциональных добавок, способом их введения, а также условиями приготовления материала в форме тонких пленок и мембран.
2.2 Доработка и оптимизация методов теоретического моделирования поведения блоксополимеров в тонких пленках при контролируемых параметрах системы.
2.3 Доработка и оптимизация технологии осаждения регулярных сополимерных структур из среды сверхкритического диоксида углерода.
2.4. Проведение семинара приглашенным руководителем на тему «Управление микрофазным разделением в тонких пленках блок сополимерных материалов».
Развернуть
3
01.01.2011 - 31.05.2011
3.1 Получение композитных материалов на основе сополимеров оптимизированной структуры и функциональных добавок.
3.2 Теоретическое моделирование поведения блоксополимеров в тонких пленках при контролируемых параметрах системы.
3.3 Осаждение регулярных сополимерных структур из среды сверхкритического диоксида углерода.
Развернуть
4
01.06.2011 - 15.11.2011
4.1 Сопоставление и сравнительный анализ результатов. Проведение дополнительных патентных исследований.
4.2 Планирование и проведение заключительных контрольных верифицирующих экспериментов.
4.3 Формулирование научных основ технологии получения композитных материалов на основе сополимеров оптимизированной структуры и функциональных добавок.
4.4 Разработка плана дальнейшего взаимодействия с приглашенным исследователем.
4.4 Разработка программы внедрения результатов НИР в образовательный процесс.
4.5. Проведение семинара приглашенным руководителем на тему «Научные основы создания новых функциональных полимерных материалов».
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.5 Проведение научных исследований коллективами под руководством приглашенных исследователей
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
2,16 млн
Организация
ИМХ РАН
профинансировано
Тема
Разработка и создание нового класса функциональных тонкопленочных материалов с изменяющимся светопоглощением и/или электропроводностью в результате внешних воздействий
Продолжительность работ
2017 - 2019, 26 мес.
Бюджетные средства
72 млн
Количество заявок
13
Тема
Разработка методов получения адаптивных композиционных наноматериалов с изменяющимися под воздействием внешних факторов функциональными свойствами
Продолжительность работ
2014 - 2016, 26 мес.
Бюджетные средства
64,8 млн
Количество заявок
24
Тема
Функционализированные наночастицы и наноструктурированные покрытия для биокаталитических, сенсорных технологий и медицины.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Получение наноструктурированных поверхностей металлов под воздействием импульса лазерного излучения путем контролируемого создания околокритического состояния металла в квазиизохорном процессе.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
2
Тема
Сравнительный анализ функций, выполняемых органами государственно-общественного управления в образовательных учреждениях
Продолжительность работ
2012, 1 мес.
Бюджетные средства
1,59 млн
Количество заявок
1