В связи с техническими работами в центре обработки данных, возможность загрузки и скачивания файлов временно недоступна.
 

Дизайн функциональных полимерных системНИР

Dizain

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
11 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа: Построить диаграмму состояний одиночной макромолекулы гибко-жесткоцепного мультиблок-сополимера в зависимости от температуры и длины блоков при разных составах, типах последовательности, жесткости, длине цепи. Разработать алгоритм и методику анализа процесса роста зародышей при кристаллизации в полимерных системах. Исследовать зависимость формы и размеров мицелл в водных растворах лецитина с солями желчной кислоты от состава системы и от ионной силы раствора. Изучение свойств полимерных микрогелей, набухающих в растворителях и адсорбированных на межфазных границах. Планируется исследовать структуру и динамику конденсированных конформаций одиночных гетерополимеров, построить модель катода литий-воздушного аккумулятора с частично незатопленными электролитом порами, изучить бут-стреп эффект при сополимеризации вблизи поверхности или в малых порах. Разработать быстродействующие смектические C* материалы, обладающие повышенной устойчивостью к механическому воздействию и большим числом переключаемых уровней серого (V-shape переключение). Теоретически изучить явление коллапса гидрофобномодифицированных гелей в растворе ПАВ. Обобщить теорию набухания и коллапса полиэлектролитных микрогелей в растворе ПАВ на случай мультивалентных ПАВ.
12 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
13 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
14 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
15 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
16 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа: Разработана модель для компьютерного моделирования структурирования магнитного наполнителя в тонком полимерном слое, описывающая изменение шероховатости поверхности слоя во внешнем магнитном поле. Построена теоретическая модель, описывающая вращение анизометричной магнитной частицы в полимерной матрице вблизи поверхности. Экспериментально разработан метод создания мягких полимерных матриц за счет прививки боковых цепей к субцепям сетки для синтеза на их основе магнитоактивных эластомеров. Изучено влияние природы противоионов на конформационное поведение одиночных дипольных жесткоцепных макромолекул. Показано, что при увеличении электростатических взаимодействий цепь может формировать глобулу, представляющую собой тор. Анализ структуры расплавов карбосилановых и силоксановых дендримеров показал, что при увеличении номера генерации значительно возрастает размер области внутри молекул дендримеров, недоступной для проникновения звеньев соседних дендримеров. Разработаны программы для моделирования поведения карбосилановых дендримеров вблизи адсорбирующей поверхности Исследовано фазовое поведение и реологические свойства смесей червеобразных мицелл катионного ПАВ эруцил-бис-(гидроксиэтил)метиламмоний хлорида и противоположно заряженного жесткоцепного полиэлектролита ксантана. Впервые получены двойные полимерно-полимерные сетки полиакриламида и полисахарида гуарового ряда, в которых каждый из полимеров сшит в сетку «лабильными» сшивками. Для них обнаружено синергическое увеличение модуля упругости, показана их способность к самозаживлению и восприимчивость к рН. Созданы витримеры на основе эпоксидной сетки, показана способность матрицы к перестроению. Получены образцы нанокомпозитов на основе катионного ПАВ в присутствии соли, сшитых нанотрубками глины галлуазит. Созданы новые нанокомпозитные мицеллярные матрицы, сшитые наночастицами глины. Получены условия образования прочных сшивок наночастиц и матрицы. Проводилась разработка способов модификации электрохромных характеристик полимеров. Исследовано влияние сопряжения основной цепи полидипиридиния на электрохромные свойства. Исследованы электрохимические и оптические свойства терполимеров, состоящих из двух электроноакцепторных блоков и одного электронодонорного блоков, с разным их соотношением. Изучена термостабильность водной дисперсии многостенных углеродных нанотрубок (МУНТ), нековалентно модифицированных термочувствительным поли (N-винилкапролактамом) (ПВК) в присутствии солей. Показана эффективность использования смесей под высоким давлением, содержащих диоксид углерода и пероксид водорода, в задачах экстракции и глубокой модификации по поверхности внутренних пор пористых матриц. Предложены новые методы сканирующей зондовой микроскопии для реализации магнитно-резонансной томографии и спектроскопии на уровне единичных макромолекул. Реализован метод обнаружения частиц вируса гриппа А с использованием пьезокерамических биочипов оригинальной конструкции. Методом функционала плотности с использованием полноэлектронных релятивистских базисов проведены расчеты строения и экстракционных свойств серии новых диамидов 1,10-фенантролин-2,9-дикарбоновой кислоты и 2,6-пиридиндикрбоновой кислоты с различными заместителями в гетероциклических ядрах, а также при амидных атомах азота. С помощью компьютерного эксперимента с использованием мезоскопических («крупонозернистых») моделей были исследованы системы композитов на основе полиэфиров и нанокристаллов целлюлозы (НКЦ) методом диссипативной динамики частиц. Методом диссипативной динамики частиц исследовались расплавы гибко-жесткоцепных полимерных макромолекул длиной 8 мономерных звеньев в тонких пленках с различными параметрами объемных взаимодействий и внутрицепной жесткостью. Разработаны модель и программы для моделирования агрегации глобулярных структур гибко-жестко цепных сополимеров. Показано, что амфифильные микрогели со случайным распределением гидрофобных и гидрофильных групп могут эффективно поглощать и масло, и воду в пропорции равной пропорции гидрофобных и гидрофильных групп, а также смешивать обе жидкости внутри себя. Разработана реалистичная модель синтеза микрогелей, имитирующих радикальную осадительную полимеризацию, а также взаимопроникающих микрогелей на их основе. Разработана методика восстановления трехмерных конформаций хроматина по экспериментальным данным HiC для одиночных клеток.
17 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
18 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
19 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа: В 2022 году были получены следующие результаты: Впервые созданы принципиально новые «активные» дисперсионные среды для магнитополимерных материалов, позволяющие in situ управлять их свойствами в интегральном пространстве температура-магнитное поле. Новые среды основаны на гребнеобразных полимерах с высокой плотностью прививки боковых цепей (молекулярных щетках) с небольшой долей сегрегирующих боковых цепей, которые образуют агрегаты, играющие роль физических сшивок. Использование щеточных сополимеров позволяет, с одной стороны, создавать низкомодульные эластомеры для получения магнитополимерных материалов с высоким откликом на магнитные поля, а с другой стороны, наличие физических, а не химических сшивок дает возможность переключать систему между эластомерным и вязкотекучим состояниями посредством температуры. В вязкотекучем состоянии, которое реализуется при повышенных температурах, можно переструктурировать магнитные частицы при приложении магнитного поля. Новые структуры фиксируются в материале после охлаждения. На основе щеточных сополимеров создан широкий спектр магнитополимерных материалов с высокой степенью регулирования их механических свойств и магнитного отклика. Синтезированы магнитоактивные эластомеры на основе полидиметилсилоксана и магнитных микрочастиц карбонильного железа с различным распределением магнитного наполнителя внутри полимерной матрицы, значения компонент динамического модуля упругости анизотропных образцов более чем в два раза выше, чем у изотропных аналогов. Теоретически изучен процесс кластеризации сферических ферромагнитных частиц в жёсткой нелинейной полимерной среде в присутствии внешнего магнитного поля, рассчитано среднее количество частиц в образующихся кластерах в зависимости от концентрации частиц и величины магнитного поля, рассчитаны зависимости эффективного модуля упругости ячейки моделирования, содержащей уединенный кластер, при её растяжении от параметра геометрической анизотропии кластера и объёмной концентрации наполнителя, проведен анализ влияния формы кластера и его ориентации на эффект упрочнения материала. Исследовано конформационное поведение дипольных цепей в разбавленных растворах под влиянием растягивающей силы методом молекулярной динамики. Обнаружен режим растяжения, при котором за счет ориентации звеньев образуется цепочка диполей. Построена диаграмма состояний дипольной цепи в зависимости от величины приложенной силы и силы электростатических взаимодействий в среде. Изучено образование агрегатов различной морфологии в растворах диблок-сополимеров, растворимый блок которых имеет гребнеобразную архитектуру и обладает внутримолекулярной амфифильностью, путем компьютерного моделирования методом диссипативной динамики частиц. Впервые продемонстрирована возможность реализации различных морфологических переходов (везикулы/цилиндры и цилиндры/сферы) в этой системе, которые могут быть вызваны тонкой настройкой внутримолекулярного лиофильно-лиофобного баланса путем изменения взаимодействия между различными типами мономерных звеньев. Проведено моделирование карбосилановых дендримеров разных генераций и разных гомологических рядов в плоских щелях. Проанализировано изменение формы и микроструктуры дендримеров в зависимости от толщины щели, продемонстрировано, что избыточное напряжение, возникающее при сильном сжатии, концентрируется в структурном центре дендримера. Проанализирована структура расплавов карбосилановых дендримеров в различных стартовых упаковках: объемоцентрированной, гранецентрированной и плотнейшей гексагональной, наиболее стабильной является объемноцентрированная упаковка молекул. Продолжено изучение микрогелей в асимметричных растворах несовместимых жидкостей – воды и 1-октанола, показано, что малые добавки 1-октанола в водный раствор микрогелей ведет к полному вытеснению воды из микрогеля и заполнению его 1-октанолом. Изучено набухание и коллапс цилиндрических микрогелей разной структуры (разной плотности сшивки, соотношения длины к толщине, наличием или отсутствием заряженных групп и противоионов), показано, что цилиндрические микрогели могут коллапсировать, сохраняя цилиндрическую форму (самоподобный коллапс) или коллапс может происходить по сценарию «цилиндр-сфера». Изучена самоорганизация гребнеобразных макромолекул, у которых боковые цепи представляли случайный АВ сополимер, в селективном растворителе. Найдены условия образования гелей и выпадения полимера в осадок в зависимости от длины основной цепи и плотности пришивки боковых цепей. Подробно изучено поведение обычных микрогелей на основе N-изопропилакриламида (НИПАМ), полученных методом прецизионной полимеризации в разных органических растворителях. Исследовано образование агрегатов микрогелями в водных растворах, в которых присутствуют разные органические растворители. Описана процедура приготовления и изучены свойства анионных магнитных микрогелей, нагруженных противоопухолевым препаратом доксорубицином. Функциональные микрогели получали путем формирования in situ наночастиц железа в водной дисперсии полимерных микрогелей на основе поли(N-изопропилакриламид-со-акриловой кислоты) (ПНИПА-ПАА), обнаружено, что образующиеся наночастицы представляют собой β-FeO(OH). Исследование с помощью оптического пинцета продемонстрировало возможность манипулирования микрогелем с помощью внешних магнитных полей. С помощью флуоресцентной микроскопии было продемонстрировано магнитоуправляемое взаимодействие микрогеля, содержащего лекарственное средство, с модельными клеточными мембранами. Описанные магнитные микрогели демонстрируют возможность контролируемой доставки биологически активных веществ. Проведены исследования влияния структуры и топологии микрогелей на их поведение на границе несмешивающихся жидкостей (например, вода-масло). Проведены исследования влияния структуры и топологии микрогелей с редокс-группами на способность переноса заряда, определены оптимальные топологии для использования в проточных батареях. Разработан и реализован метод расчета структуры жидкокристаллических капель в рамках алгоритма стохастически аппроксимирующего Монте-Карло. Проведены расчеты влияния электрического поля на структуру холестерических жидкокристаллических капель большого диаметра. Определены метастабильные структуры, возникающие под действием поля, и способы их переключения. Проведено исследование свойств полимерных гидрогелей с динамическими «лабильными» сшивками между макромолекулами. Методом 11В ЯМР показано, что при постоянной концентрации полимера и увеличении концентрации борат-ионов количество ди-диольных комплексов сначала увеличивается, проходит через максимум и затем уменьшается. Этот максимум соответствует максимуму на зависимости модуля упругости от концентрации борат-ионов. Взаимодействие борат-ионов с ПВС изучено методом изотермической титрационной калориметрии, и определена энергия одной связи, полное количество борат-ионов, которые могут связаться с полимерной цепью, и доля реакционно способных мономерных звеньев полимера, которые могут быть сшиты. Таким образом, обнаружено, что при сшивании полимерных цепей динамическим ковалентным сшивателем существует оптимальная концентрация сшивателя, при которой образуется наибольшее количество сшивок. Получены и исследованы коллоидные сетки на основе нанопластин глины и червеобразных мицелл ПАВ, показано, что коллоидные гели с пределом текучести образуются при невысоких длинах и количествах мицелл, что объясняется их встраиванием в трехмерную перколяционную структуру нанопластин за счет присоединения торцевыми частями к слою ПАВ. Значения предела текучести превосходят значения для суспензии глины без ПАВ. При увеличении количества и длины мицелл система переходит в состояние вязкоупругой жидкости. Вязкость и модуль упругости превосходят на порядки значения для растворов мицелл ПАВ. Получены полимерные композитные гели на основе нанотрубок галлуазита и полисахарида альгината, сшитого мультивалентными ионами металлов, в широком диапазоне концентраций компонентов, показано, что альгинат адсорбируется на нанотрубки за счет водородных связей. Полученные гели могут течь при приложении напряжения сдвига больше критического и быстро восстанавливаться за счет подвижности ионных сшивок альгината. Реологические исследования позволили получить количественные характеристики процессов разрушения и восстановления гелей. Обнаружено, что модуль упругости и предел текучести гелей значительно растут при образовании в полимерной сетке второй трехмерной структуры из нанотрубок галлуазита. Проведены исследования в направлении получения комплексов водонерастворимого полимера поли(4-винилпиридина) (П4ВП) с ионогенным ПАВ олеатом калия в присутствии неорганической соли KCl и экспериментального исследования влияния ее концентрации соли на структуру и свойства комплексов, показано, что, в отсутствие соли, П4ВП образует с олеатом калия водорастворимый комплекс «ожерелье», представляющий собой сферические мицеллы ПАВ, соединенные макромолекулой полимера. С увеличением концентрации соли форма комплекса «ожерелье» постепенно меняется на цилиндрическую. Показано, что по мере увеличения концентрации KCl звенья П4ВП становятся локализованы в ограниченном пространстве вблизи гидрофильных головок олеата калия, что объясняет постепенный переход полимера в мицеллах ПАВ из конформации набухшего клубка в более компактную конформацию гауссового клубка. Проводены исследования электрохимических, оптических свойств сополимеров производных тиофена с различными донорными и акцепторными группами в основной цепи. Для улучшения основных характеристик в полимерную цепь ввели конденсированные гетероциклы, сопряжённые боковые цепи и дополнительные функциональные группы. Исследованы электрохимические и оптические свойства сополимеров на основе бензотриазола с бензотритиофеном, с бензодитиофеном и с тиофеном в качестве π-моста. Определен рабочий диапазон потенциалов для каждого сополимера, определена последовательность редокс реакций и их потенциалы, уровни энергии ВЗМО и НСМО, электронная и оптическая запрещённая зоны. Разработка способа безопасной для материала, персонала и окружающей среды "активации" поверхности полиолефиновых материалов, который при этом бы не сказывался на их объемных свойствах, обуславливающих оптимальный баланс механических и прочностных характеристик - применение бинарных сред под давлением: когда реакционно-активный агент формируется только в условиях высокого давления в реакторе, а при последующей декомпрессии быстро и спонтанно распадается на безвредные вещества. Примером такого агента является пероксиугольная кислота, формируемая при насыщении водного раствора перекиси водорода диоксидом углерода под высоким давлением, и распадающаяся на исходные реагенты при декомпрессии. При высоком давлении она оказывается окислительно-активной и способной модифицировать поверхность полиолефиновых материалов. В ходе проведенных работ было выявлено, что такая обработка привносит кислородсодержащие группы (карбоксильные, гидроксильные, карбонильные) на поверхность полиолефиновых матриц и способствует их последующему однородному протоплению полярными средами, включая жидкие электролиты. Появление подобных якорных групп позволяет далее наносить на модифицированную поверхность различные полимерные покрытия с хорошей получаемой адгезией, а также осаждать прочно удерживаемые металлические структуры. Обнаружен новый вид неспецифического загелевания фибриногена, который опосредован миелопероксидазой и имеет место даже при низких концентрациях фибриногена (<0,1 мг/мл). Выявлена фибриллярная природа сгустков фибриногена, опосредованных миелопероксидазой, которые морфологически отличаются от сгустков фибрина. Показано, что свертывание фибриногена опосредовано прямым взаимодействием молекул миелопероксидазы с внешними глобулярными областями молекул фибриногена с последующим развертыванием фибриногена из его естественной трехузловой в фибриллярную структуру. Продемонстрирована роль дебаевской экранировки зарядов в регуляции индуцированного миелопероксидазой свертывания фибриногена, чему способствует небольшая ионная сила. Разработка метода деликатного сканирования объектов пониженной механической жесткости методом последовательного и контролируемого подвода зонда до точек поверхности исследуемого образца с помощью быстродействующей измерительной электронной системы на основе высокопроизводительного fpga-процессора. Развитие методов сканирующей капиллярной микроскопии для решения задач визуализации, 3D-печати биомакромолекулами и низкомолекулярными веществами с использованием многоканальных капилляров, а также химической сенсорики с помощью химически модифицированных капилляров. Создание новых экстракционных технологий переработки высокорадиоактивных отходов ядерной энергетики продолжались в двух основных направлениях: - разработка научных основ процессов выделения 99Тс, одного из самых опасных долгоживущих полютантов биосферы, на начальных стадиях переработки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ); - исследование механизма экстракционного разделения лантанидов и «минорных актинидов (Am, Cm, Np)» в двухфазных системах вода/органический растворитель.
20 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
21 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:
22 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Дизайн функциональных полимерных систем
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".