Ученые СПбГУПТД представили научные результаты в области композиционных материалов

Ученые Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна вернулись с XIX международной конференции, посвященной исследованиям в области полимерных композиционных материалов «Микитаевские чтения», проходившей в Приэльбрусье. В этом году СПбГУПТД выступил соорганизатором конференции, открыв новую секцию, посвященную одному из основных треков вуза – умным материалам, волокнам и текстилю.

Форум посвящают памяти выдающегося химика, заслуженного деятеля науки России Абдулаха Микитаева. В этом сезоне в «Микитаевских чтениях» участвовали около 700 исследователей. Они представили больше сотни вузов – нашей страны и других государств, среди которых Алжир, Белоруссия, Индия, Казахстан, Китай, Таджикистан, Узбекистан.

Открыл секцию, основанную Университетом промышленных технологий и дизайна, заслуженный деятель науки России, профессор кафедры химических технологий им. проф. А.А. Хархарова Александр Киселев. Его презентация была посвящена интеллектуальному текстилю в России и зарубежных странах.

О создании учеными Университета промышленных технологий и дизайна термохромных тканей подготовила доклад руководитель стратегического проекта вуза в области умных материалов, заведующая кафедрой химических технологий им. проф. А.А. Хархарова, профессор Елена Сашина. Под ее руководством исследовательская группа ученых разработала состав термохромного красителя, в котором проявителем цвета являются нетоксичные замещенные тетразола. Состав можно использовать для окрашивания волокон в массе или наносить на текстильный материал способом шелкотрафаретной печати. Окраска полученных волокнистых материалов (пленок, волокон, текстильных изделий) изменяется в зависимости от температуры.

О достижениях вуза в области огнестойких тканей на конференции выступила молодой ученый, студентка кафедры химических технологий им. проф. А. А. Хархарова Кристина Самсонова. Она представила способы отделки ткани, позволяющие сделать материал одновременно огнестойким, устойчивым к воздействию воды, масел и бактерий, а также имеющим разные цвета в зависимости от целей использования. Основа такого текстиля – ткани из метаарамидных волокон, которые в необработанном состоянии выдерживают температуру 450°C, но очень плохо поддаются обработке, в том числе и окраске. Ученым СПбГУПТД удалось не просто получить ткань с колористической отделкой, но и расширить температурные диапазоны ее использования. После отделки такая «умная ткань» выдерживает температуру 540°C и даже сохраняет прочность при охлаждении до минус 80°C.

О результатах исследований по получению окрашенного волокна арлана с повышенной огнестойкостью также рассказала студентка кафедры химических технологий имени проф. А.А. Хархарова СПбГУПТД Екатерина Трофимова. Ученым СПбГУПТД удалось повысить устойчивость к термической деструкции и к термоокислению на воздухе арамидных нитей при сохранении их прочностных и упруго-эластических свойств.

Аспирант той же кафедры, основатель научного стартапа Екатерина Кудрявцева представила доклад о технологии создания бактерицидных тканей, созданных методом закрепления наночастиц металлов на поверхности и в структуре текстиля, при этом бактерицидный эффект устойчив к частым стиркам из-за предельно прочной фиксации, которую удалось достичь специалистам из СПбГУПТД. При создании тканей ученые использовали наночастицы меди, которые, как и серебро, обладают антибактериальными свойствами и применяются для подавления болезнетворных бактерий. В процессе исследования ученые доказали, что при использовании наночастиц меди совместно с наночастицами серебра наблюдается синергетический эффект, то есть медь с серебром усиливают действие друг друга.

Доцент кафедры инженерного материаловедения и метрологии СПбГУПТД Ольга Москалюк представила аудитории электропроводящие материалы. В качестве основы используется обычная ткань, а токопроводящие свойства ей придает особая пропитка на основе углеродных нанотрубок TUBALL OCSiAl. Она преобразует саму ткань в нагревательный элемент. За счет состава пропитки можно задавать свойства — предельную температуру нагрева и используемый источник питания. Перспектива применения такой ткани — легкая одежда, дающая тепло от батарейки; одежда-хамелеон и адаптивный камуфляж, которые за счет термокраски меняют цвет по желанию пользователя.

Технологии переработки полипропилена и превращения его в дизельное топливо был посвящен доклад профессора кафедры химических технологий им. проф. А. А. Хархарова СПбГУПТД Анны Михайловской и молодого ученого Ивана Елохина. Получить топливо из пластика им удалось с помощью гидрокрекинга — химического процесса, направленного на расщепление углеродного скелета и на насыщение вещества водородом. Основным реагентом химической реакции, проходящей в реакторе, работающем под давлением при температуре 320°С, выступил водород. Перед помещением полипропилена в реактор ученые обработали его специальным органическим раствором.

Молодой ученый, ассистент кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов имени А.И. Меоса СПбГУПТД Вадим Марценюк презентовал на конференции разработку в области водородной энергетики, а именно технологию создания газодиффузионных слоев для первых в России водородных топливных элементов (водородных двигателей) на базе отечественного сырья. На создание нового материала требуется в два раза меньше стадий производства по сравнению с зарубежными аналогами, что делает разработку экономически более выгодной и конкурентоспособной на мировом рынке. Импортозамещающая технология позволит решить проблему дефицита комплектующих для топливных элементов в стране.

Доцент кафедры материаловедения и товарной экспертизы СПбГУПТД Елена Дресвянина представила доклад, посвященный электропроводящим композиционным волокнам на основе хитозана и одностенных углеродных нанотрубок для регенеративных технологий. Хитозан — вещество, получаемое из панцирей крабов и креветок. Он нетоксичен, биосовместим, обладает хорошими гемостатическими и бактерицидными свойствами, поэтому подходит для использования в медицине. С помощью нанодобавок исходные хитозановые нити были модифицированы, что позволило улучшить их механические характеристики и повысить гемостатический эффект.

Трансэнергопластикам для технических приложений был посвящен доклад заведующей кафедрой инженерного материаловедения и метрологии, научного руководителя лаборатории механики ориентированных полимеров СПбГУПТД, профессора Екатерины Цобкалло. Появление на рынке уникальных электро- и теплопроводящих наполнителей, в том числе углеродных наночастиц – нановолокон, многостенных и одностенных нанотрубок дало возможность создавать полимерные композиты с принципиально улучшенной способностью проводить электрическую и тепловую энергию. Такие материалы получили название трансэнергопластики. Исследования трансэнергоплатиков легли в основу разработки образовательной программы СПбГУПТД «Математическое, структурное и цифровое моделирование полимерных композитов для изделий специального назначения».

Студентка кафедры физической и коллоидной химии Высшей школы технологии и энергетики СПбГУПТД Светлана Одинцова выступила с докладом о применении ферментов в зеленых технологиях отбелки целлюлозы. Исследование посвящено определению возможности использования ферментов липаза и амилаза в процессе предварительной обработки целлюлозы для повышения эффективности отбелки и нахождение оптимальных параметров ферментативной обработки. Было доказано, что использование данных ферментов в целлюлозно-бумажной промышленности способно снизить образование и сбросы диоксинов и других хлорсодержащих соединений и при этом усилить действие отбеливающих реагентов. Результаты определения белизны и яркости отливок полученной беленной целлюлозы показывают, что использование данных ферментов положительно влияет на эти параметры.

Аспирант кафедры интеллектуальных систем и защиты информации СПбГУПТД Сергей Гладков рассказал об инновационном потенциале создания и использования умных полимерных композиционных материалов. В докладе были представлены этапы и субъекты инновационных процессов. На примере волокнистых композиционных материалов молодой ученый представил, каким образом реализуется потенциал любого инновационного продукта.

Композиции для придания устойчивости к износу от потери сцепляемости между петельной и крючковой составляющими ленты-застежки были представлены студентом кафедры химических технологий им. проф. А.А. Хархарова Максимом Степановым. Молодой ученый занимается проблемой придания износостойкости полиамидной ленте-застежке, которая связана с потерей сцепляемости составляющих изделие лент при использовании в качестве фурнитуры в процессе носки защитной одежды, из-за чего застежка загрязняется веществами различной химической природы.

Студент кафедры химических технологий им. проф. А.А. Хархарова СПбГУПТД Сергей Яковлев презентовал свои разработки в области повышение уровня огнезащищенности материалов и изделий из традиционных видов сырья, которые применяются при создании защитой одежды, интерьерных материалов, общественных зданий и транспортных средств. Был проведен эксперимент по получению тканых изделий из полиамидных волокон, отвечающих требованиям по уровню огне- и термостойкости.

Доцент кафедры инженерного материаловедения и метрологии СПбГУПТД Диана Дарвиш выступила с докладом о разработке остеондуктивного биокомпозита на основе коллагена для стимулирования процесса регенерации костной ткани. Сегодня биокомпозиты на основе коллагена вызывают наибольший интерес, так как коллаген является одним из двух главных структурных компонентов костной ткани наряду с минеральной составляющей – гидроксиапатитом. На основе коллагена учеными СПбГУПТД была отработана методика формирования плотных коллагеновых гелей для формирования биокомпозитов. Помимо коллагенового геля в состав разработанных остеоиндуктивных биокомпозитов вошли наполнители, обладающие остеоиндуктивной активностью, среди которых фиброин шелка, биостекло и деминерализованный костный матрикс. Главным преимуществом такого материала стала способность желировать в короткие сроки в физиологических условиях, что позволяет применять его в инъекционной форме для заполнения костных дефектов.

А закончить рассказ о выступлении ученых СПбГУПТД в Приэльбрусье мы бы хотели стихотворением участника университетского студенческого научного общества Ивана Елохина:

Университет ПромТехДизайн нас отправил выступать

В конференции ученых, где нам важно рассказать:

О достижениях науки в самых разных областях,

Что упорно и серьезно описали мы в статьях!

Пять ученых помоложе, двое докторов наук,

Наша умная команда – общество науки круг!

Настя в группе и Кристина, Макс, Иван, Екатерина!

Анна Павловна у нас! Сашина Елена! Класс!

Мы взлетели самолетом и попали в Приэльбрусье,

Горы, реки и природа: мы находимся в ресурсе.

Мы наукой занимались, слушали доклад ученых,

А затем сходили в горы, в сердце нашем счастья море!

Хороша страна Россия! Так красиво, так приятно.

Это сказка, несомненно, на душе нам стало сладко!

Мы уже вернулись в Питер, в наш большой, красивый город,

Мы готовы дальше двигать в мир – науку, дело, слово!