Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Меллер Мартин Германия
Номер договора
14.W03.31.0018, 075-15-2021-622
Период реализации проекта
2018-2022

По данным на 01.11.2022

33
Количество специалистов
23
научных публикаций
13
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Полимерные материалы подвержены механическим повреждениям, что приводит к появлению царапин и трещин. В то время как царапины ухудшают качество поверхности, в частности, отражательную способность и блеск, трещины могут образовываться глубоко внутри полимерной структуры, где они негативно влияют на механическую целостность устройства, в то время как их обнаружение и устранение затруднены. Ученые лаборатории создают фундаментальную основу под разработку универсальных подходов к проблеме создания самозалечивающихся полимерных материалов.  Полученные результаты позволят продлить сроки надежной эксплуатации полимерных покрытий, кабельной изоляции, герметизирующих составов в ответственных изделиях с длительными сроками службы.

Название проекта: Самозалечивающиеся материалы на основе наноструктурированных полимеров и полимерных композитов

Цели и задачи

Направления исследований: Химия высокомолекулярных соединений, химия

Цель проекта: Исследование явления самозалечивания в полимерных композиционных системах различного назначения, созданных с использованием полимерных нанообъектов и блоксополимерных матриц

Практическое значение исследования

Научные результаты:

  1. Цель проекта заключается в создании универсальной многомасштабной модели залечивания, которая включает в себя процессы залечивания трещин на различных масштабах и поэтому может получить широкое применения как для залечивания микротрещин и царапин, так и для и крупномасштабных повреждений. 

  2. Программа проекта была составлена таким образом, чтобы наибольшая глубина продвижения и материализации главной идеи проекта достигались на примере модельной системы, а по мере понимания ключевых деталей механизма самозалечивания осуществлялся дизайн новых систем, способных «реализовать» основной механизм самозалечивания в виде комбинации эффектов памяти формы, формирования упорядоченных областей и иономерных кластеров.

  3. С помощью комплекса физико-механических методов и компьютерного моделирования исследован механизм мульти-масштабного залечивания повреждений на поверхности полимерных покрытий. Продемонстрировано действие различных движущих сил в процессе самозалечивания, «сконструированы» полимерные композиции, демонстрирующие эффект самозалечивания под действием умеренного нагревания. Проведено сравнение автономного и неавтономного вариантов самозалечивания, и сравнение эффективности самозалечивания при различных стратегиях подвода энергии в систему. Изучена избирательность адгезии/когезии к месту повреждения (что отличает самовосстанавливающийся материал от простого клея). Показано, что эта задача может быть решена в том числе путём инкапсулирования активного соединения, локально снижающего температуру стеклования и плавления.

  4. Найденные механизмы позволили приступить к распространению найденных подходов на полимерные системы другой химической природы, что доказывает фундаментальный характер найденных решений. Тем самым подчеркивается значение изученного подхода, заключающегося в том, что на основе найденных механизмов создания системы взаимопроникающих сеток, по крайней одна из которой является обратимой, можно реализовать целое семейство материалов с эффектом самозалечивания. Учитывая тот факт, что в качестве модели была выбрана полимерная система Surlyn - EPDM, доступная практически в неограниченных количествах, проблема реализации на практике найденных подходов и решений будет заметно упрощена.

Образование и переподготовка кадров:

  • Защиты: 6 кандидатских диссертаций, 1 докторская диссертация.
  • В ходе реализации проекта членами научного коллектива разработаны 2 курса лекций. Состоялись 3 стажировки аспирантов в лаборатории ведущего ученого в Университете Ахена и DWI - Институте интерактивных материалов Лейбница (Ахен, Германия).
Членами научного коллектива организованы конференции:

  • XIV Андриановская конференция «Кремнийорганические соединения. Синтез, свойства, применение», 3–6 июня 2018 г.
  • VII Бакеевская Всероссийская с международным участием конференция «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» 7–12 октября 2018 г.
  • Открытый конкурс‐конференция научно‐исследовательских работ по химии элементоорганических соединений и полимеров «ИНЭОС OPEN CUP» 19 - 21 ноября 2018 г.
  • Открытый конкурс-конференция научно-исследовательских работ по химии элементоорганических соединений и полимеров «ИНЭОС OPEN CUP», 16–19 декабря 2019 г.
  • VIII Бакеевская конференция «Макромолекулярные нанообъекты и полимерные нанокомпозиты» 21-22 декабря 2020 г.
  • Открытый конкурс-конференция научно-исследовательских работ по химии элементоорганических соединений и полимеров «ИНЭОС OPEN CUP», 17-20 мая 2021.
  • Школа-конференция для молодых ученых «Бесхлорная химия силиконов» (с международным участием), 01-03 декабря 2021 г.
  • XV Андриановская конференция и 2-ая школа-конференция для молодых ученых «Бесхлорная химия силиконов», 31 октября – 02 ноября 2022 г.
Сотрудничество:

  • Лаборатория синтеза элементоорганических полимеров, ИСПМ РАН: совместные исследования, совместные научные мероприятия.
  • DWI - Институт интерактивных материалов Лейбница, Ахен, Германия: стажировки членов научного коллектива, совместные исследования.
  • Лаборатория полимерных материалов Отдела нанобиоматериалов и структур Курчатовского комплекса НБИКС-природоподобных технологий, НИЦ Курчатовский институт: совместные исследования.
  • Лаборатория физики новых интеллектуальных полимерных материалов, Физический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова: совместные исследования.

Скрыть Показать полностью
K.M. Borisov, A.A. Kalinina, E.S. Bokova, M.N. Ilyina, G. V. Cherkaev, E.A. Tatarinova, S.A. Milenin, A. V. Bystrova, M. Moeller, A.M. Muzafarov
Synthesis and properties of MQ resins with phenyl groups in monofunctional units, Mendeleev Commun. 32 (2022) 164–166. doi:10.1016/j.mencom.2022.03.003.
E. V. Selezneva, A. V. Bakirov, N.G. Sedush, A. V. Bystrova, S.N. Chvalun, D.E. Demco, M. Möller
How Shape Memory Effects can Contribute to Improved Self-Healing Properties in Polymer Materials, Macromolecules. 54 (2021) 2506–2517. doi:10.1021/acs.macromol.0c02102.
D.N. Kholodkov, A. V. Arzumanyan, R.A. Novikov, A.S. Kashin, A. V. Polezhaev, V.G. Vasil’ev, A.M. Muzafarov
Silica-Based Aerogels with Tunable Properties: The Highly Efficient BF 3 -Catalyzed Preparation and Look inside Their Structure, Macromolecules. 54 (2021) 1961–1975. doi:10.1021/acs.macromol.0c02598.
Y.D. Gordievskaya, E.Y. Kramarenko
Conformational transitions and helical structures of a dipolar chain in external electric fields, Soft Matter. 17 (2021) 1376–1387. doi:10.1039/D0SM01868F.
K.M. Borisov, E.S. Bokova, A.A. Kalinina, E.A. Svidchenko, A. V. Bystrova, A.M. Sumina, M. Moeller, A.M. Muzafarov
Formation of hollow silica spheres from molecular silica sols, Mendeleev Commun. 30 (2020) 809–811. doi:10.1016/j.mencom.2020.11.040.
E.O. Minyaylo, A.A. Anisimov, A. V. Zaitsev, V.A. Ol’shevskaya, A.S. Peregudov, E.G. Kononova, O.I. Shchegolikhina, A.M. Muzafarov, M. Möller
Synthesis of new carboranyl organosilicon derivatives – precursors for the preparation of hybrid organo-inorganic materials, J. Organomet. Chem. 928 (2020) 121547. doi:10.1016/j.jorganchem.2020.121547.
I.K. Goncharova, K.P. Silaeva, A. V. Arzumanyan, A.A. Anisimov, S.A. Milenin, R.A. Novikov, P.N. Solyev, Y. V. Tkachev, A.D. Volodin, A.A. Korlyukov, A.M. Muzafarov
Aerobic Co-/ N -Hydroxysuccinimide-Catalyzed Oxidation of p- Tolylsiloxanes to p- Carboxyphenylsiloxanes: Synthesis of Functionalized Siloxanes as Promising Building Blocks for Siloxane-Based Materials, J. Am. Chem. Soc. 141 (2019) 2143–2151. doi:10.1021/jacs.8b12600.
A.Y. Malkin, M.Y. Polyakova, A.V. Subbotin, I.B. Meshkov, A.V. Bystrova, V.G. Kulichikhin, A.M. Muzafarov
Molecular liquids formed by nanoparticles, J. Mol. Liq. 286 (2019) 110852. doi:10.1016/j.molliq.2019.04.129.
Y.D. Gordievskaya, E.Y. Kramarenko
Conformational behavior of a semiflexible dipolar chain with a variable relative size of charged groups: Via molecular dynamics simulations, Soft Matter. 15 (2019) 6073–6085. doi:10.1039/c9sm00909d.
Y.D. Gordievskaya, Y.A. Budkov, E.Y. Kramarenko
An interplay of electrostatic and excluded volume interactions in the conformational behavior of a dipolar chain: theory and computer simulations, Soft Matter. 14 (2018) 3232–3235. doi:10.1039/c8sm00346g.
Фотоальбомы
Вторник , 03.12.2019
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Междисциплинарная лаборатория мирового уровня «Редокс-активных молекулярных систем»

Казанский научный центр РАН - (ФИЦ КазНЦ РАН)

Химия

Казань

Алабугин Игорь Владимирович

Россия, США

2022-2024

Лаборатория «Спиновая гиперполяризация»

Международный томографический центр СО РАН - (МТЦ СО РАН)

Химия

Новосибирск

Боденхаузен Джеффри

Франция, Нидерланды

2021-2023

Лаборатория СВЧ-активации каталитических процессов

Институт органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН - (ИОХ РАН)

Химия

Москва

Салми Тапио Олави

Финляндия

2021-2023