«Мягкие» композитные материалы на основе полимерных микрогелей и мицеллярных ПАВ для современных практических приложений.

Учёные кафедры физики полимеров и кристаллов исследуют большое количество разнообразных полимерных структур. В 2021 году научная группа под руководством Потёмкина Игоря Ивановича выиграла мегагрант РНФ «Лаборатории мирового уровня», и сейчас идёт активная работа над проектом.

Проект посвящен созданию и исследованию свойств «мягких» нанокомпозитных материалов, способных контролируемым образом формироваться и разрушаться при внешнем физико-химическом воздействии. В качестве основы будут использованы разнообразные поверхностно-активные вещества (ПАВ), формирующие червеобразные мицеллы и сетку зацеплений, механические свойства которой и чувствительность к внешним воздействиям будут «настраиваться» путем добавления твердых наночастиц и полимерных микрогелей. Также будут использованы разнообразные самоорганизующиеся микрогели (и микрогелевые гранулы), «склеивающиеся» обратимым образом в макроскопический гель за счет взаимодействий различной природы (гидрофобные, кулоновские, Ван-дер-Ваальсовы и др.). Исследования будут проводиться на комплементарной основе, т.е. при тесном взаимодействии теоретиков, синтетиков и экспериментаторов

На сегодняшний день у коллектива, объединяющего несколько исследовательских групп физического факультета и института РАН, имеется существенный задел по тематике проекта и вся необходимая инфраструктура для успешного выполнения исследований.

Группа профессора Игоря Иванович Потёмкина является одной из ведущих в мире групп по компьютерному моделированию полимерных микрогелей. Группа профессора Ольги Евгеньевны Филипповой является мировым лидером в области изучения систем на основе мицеллярных ПАВ.

Поддержанный Российским научным фондом мегапроект позволил объединить усилия и накопленные знания различных групп, а также скомбинировать объекты исследований, чтобы реализовать самые смелые идеи, направленные как на получение фундаментальных знаний, так и инновационной продукции.

Создание «мягких» материалов, обладающих способностью значительно и контролируемым образом изменять свои свойства при небольших внешних воздействиях, является чрезвычайно актуальной задачей — такие материалы имеют широкие перспективы практического применения.

Так, «мягкие» нанокомпозитные материалы на основе супрамолекулярных сетчатых структур, формируемых за счет гидрофобных взаимодействий, способные разрушаться в присутствии углеводородов (нефти), перспективны для использования в нефтедобывающей промышленности для создания среды с высокой проницаемостью по отношению к нефти.

В результате проведенных исследований будет получена серия различных типов инновационных «мягких» нанокомпозитных материалов, а именно, (1) нанокомпозитные гели на основе наночастиц диоксида кремния и червеобразных мицелл, построенных из ПАВ нового типа, что позволяет повысить стабильность мицеллярных цепей, а следовательно, вязкоупругие свойства нанокомпозита, в том числе при повышении температуры, сохранив при этом способность разрушаться при контакте с углеводородами; (2) нанокомпозитные гели с восприимчивыми ко внешним воздействиям сшивками, сохраняющие свои вязкоупругие свойства в широком диапазоне температур, но при этом обладающие способностью разрушаться при контакте с углеводородами; (3) магнитоуправляемые гели, построенные из плотно упакованных нанокомпозитных микрогелевых гранул, связанных между собой слабыми нековалентными связями, способные к самозаживлению, а также к расформированию с образованием исходных гранул при воздействии из вне.

Медиацентр физического факультета МГУ