Что умеют "умные" полимеры: панацея будущего

Полимерная революция началась в 40-х годах XX века

Популярная механикаНаука

Что умеют "умные" полимеры: панацея будущего

Доставить лекарство по «точному адресу», распылить солнечную батарею на крыше, решить проблему нехватки пресной воды и создать импланты, неотличимые по свойствам от оригинала, — все это позволят сделать умные полимеры. О результатах и перспективах этого направления рассказывают заведующий лабораторией инженерного материаловедения МГУ и лабораторией функциональных органических и гибридных материалов МФТИ Дмитрий Иванов и его сотрудники.

Оригинал статьи опубликован на сайте журнала "За науку" Московского Физико-Технического Института.

Полимерная революция началась в 40-х годах XX века, когда люди впервые отказались от естественных, натуральных материалов и синтезировали то, чего никогда в природе не было. Яркий пример — нейлоны, полиамиды и полиэтилен. Такой абсолютно искусственный материал, как полиэтилен, оказался уникальным по своим структурам и механическим свойствам: волокно полиэтилена, например, прочнее стали. Корреляции между структурами материалов и их свойствами стали выделяться в целое направление материаловедения, ученые начали специально заниматься изучением таких корреляций для создания новых функциональных материалов - так родилась наука о полимерах.

Битва за специализацию

В 60-е годы считалось, что будущее за специализированными полимерами. Тогда казалось, что совсем скоро будут открыты полимерные материалы, идеально подходящие каждый для своей задачи, и многотоннажное производство универсальных пластиков сократится.

Это предсказание не сбылось, индустрия специализированных полимеров с годами не выросла. Это связано с тем, что все промышленное производство сегодня, как и полвека назад, оптимизировано под отдельные универсальные полимеры, и перестраивать его очень дорого. Основное усилие разработчиков на протяжении полувека остается направленным на то, чтобы научиться контролировать макромолекулярную структуру и свойства полимера. Сегодняшние универсальные пластики - такие, как полипропилен — это совсем не те материалы, которые выпускались под теми же названиями десятилетия назад. Как правило, это целые семейства сополимеров с разными свойствами.

Но сегодня к специализированным полимерам возвращаются - правда, пока что чаще в университетских лабораториях, чем в заводских цехах. Современные технологии позволяют получать полимеры с удивительными свойствами - и решать с их помощью невероятные задачи, от опреснения воды до адресной доставки лекарств. О том, как и зачем делают "умные" полимеры, рассказывают заведующий лабораторией инженерного материаловедения МГУ и лабораторией функциональных органических и гибридных материалов МФТИ Дмитрий Иванов и его сотрудники.

Полный контроль

Умные полимеры обладают способностью сильно реагировать на относительно слабое внешнее воздействие. Они могут резко изменить форму или состояние при перемене температуры, влажности, кислотности, освещения. Эти материалы реагируют даже на самое малое внешнее возмущение. Можно, например, излучением вызывать изменение в конформации полимерных цепочек, которое приведет к глобальной перестройке всей структуры полимера. Классические материалы — сплавы, керамика — состоят из достаточно простых кирпичиков: атомов, ионов или соединений из нескольких атомов. Поэтому для них подобные сильные отклики на малое внешнее возмущение практически недостижимы.

«Область, в которой мы работаем, называется "сложные жидкости". Это еще один термин для обозначения "умных" материалов. В каждом элементарном "кирпичике" такого материала могут быть десятки и даже сотни атомов, которые составляют мономер. Из этих мономеров мы выстраиваем полимерную цепочку.Структурная сложность мономеров обусловливает сложность взаимодействий между ними. В силу того, что материал организован в широком диапазоне шкал (от ангстремов до сотен нанометров), он обладает богатой палитрой возможных взаимодействий», — рассказывает директор исследований при французском Национальном центре по научным исследованиям, заведующий лабораторией инженерного материаловедения МГУ и лабораторией функциональных органических и гибридных материалов МФТИ Дмитрий Иванов.

Авторизуйтесь и читайте статьи из популярных журналов

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Дроны-невидимки: 5 существующих и три перспективных беспилотника Дроны-невидимки: 5 существующих и три перспективных беспилотника

В настоящее время разработкой дронов-невидимок занимаются сразу несколько стран

Популярная механика, август'19
Нобелевскую премию по химии присудили за разработку литий-ионной батареи Нобелевскую премию по химии присудили за разработку литий-ионной батареи

Лауреаты Нобелевской премии создали «перезаряжаемый мир», в котором мы живем

National Geographic, октябрь'19
Новая этика: как вести себя в эпоху соцсетей и гендерного равенства Новая этика: как вести себя в эпоху соцсетей и гендерного равенства

Рассказываем, как никого не обидеть в наше время

РБК, сентябрь'19
Минкультуры требует разбора строек Минкультуры требует разбора строек

Владимир Мединский попросил Генпрокуратуру проверить работу подрядчиков

РБК, август'19
Лишнее высшее Лишнее высшее

Высшее образование перестало быть конкурентным преимуществом при трудоустройстве

Огонёк, август'19
«Рыбный король» Виталий Орлов сообщил о прекращении дела о мошенничестве в «Норебо» «Рыбный король» Виталий Орлов сообщил о прекращении дела о мошенничестве в «Норебо»

Виталий Орлов сообщил, что уголовное дело о мошенничестве в «Норебо» закрыто

Forbes, август'19
Дональд Трамп предложил купить Гренландию Дональд Трамп предложил купить Гренландию

Президент США одержим идеей завладеть самым крупным островом мира

National Geographic, август'19
Осень 2019 дизайнеры объявили сезоном Уильяма Шекспира Осень 2019 дизайнеры объявили сезоном Уильяма Шекспира

Носим платья с рукавами, как у Джульетты, и вещи с высокими воротниками-фрезами

Vogue, август'19
Бесподобная палитра Бесподобная палитра

Модные тенденции керамической облицовки

Лиза, август'19
Личные границы: зачем они нужны и как их укрепить Личные границы: зачем они нужны и как их укрепить

Понимание и ощущение личных границ способны сделать тебя счастливой

Лиза, август'19
Детство, отрочество, юность Детство, отрочество, юность

Что можно сделать уже сегодня, чтобы жить очень долго

Vogue, сентябрь'19
Зеленая лихорадка Зеленая лихорадка

Миллиардером инвестбанкира Бориса Йордана сделали не рынки капиталов, а каннабис

Forbes, сентябрь'19
Жизнь после ICO-хайпа: что ждет рынок коллективных инвестиций Жизнь после ICO-хайпа: что ждет рынок коллективных инвестиций

Снижение криптовалютного рынка вызвало падение интереса инвесторов к ICO

Forbes, август'19
Флоатинг: снимаем стресс и укрепляем иммунитет модной процедурой Флоатинг: снимаем стресс и укрепляем иммунитет модной процедурой

Как быстро избавиться от стресса и укрепить иммунитет?

Лиза, август'19
Тест видеокарты Zotac Gaming GeForce RTX 2060 Super Mini Тест видеокарты Zotac Gaming GeForce RTX 2060 Super Mini

Делимся результатами тестирования народной модели RTX 2060 Super

CHIP, август'19
Есть ли правда в мифах о лазерной эпиляции Есть ли правда в мифах о лазерной эпиляции

Разбираемся с мифами о лазерной эпиляции вместе с экспертом

Women’s Health, август'19
Обзор и тест смартфона Vivo Y17: модуль NFC и батарея 5000 мАч Обзор и тест смартфона Vivo Y17: модуль NFC и батарея 5000 мАч

В роли фишечек здесь выступает большая батарея на 5000 мАч и модуль NFC

CHIP, август'19
8 смартфонов для школьников до 10 000 рублей 8 смартфонов для школьников до 10 000 рублей

Недорогие смартфоны, которые станут хорошим выбором для школьников

CHIP, август'19
В неудобном положении: причины и последствия загиба матки В неудобном положении: причины и последствия загиба матки

Диагноз «загиб матки» для большинства женщин звучит как приговор, но так ли это?

Лиза, август'19
Первая пятилетка антироссийских санкций: кто пострадал и кто выиграл Первая пятилетка антироссийских санкций: кто пострадал и кто выиграл

Как российская экономика переживала первую пятилетку ограничений

Forbes, август'19
«Мы перестаем учить толпу» «Мы перестаем учить толпу»

Александр Ларьяновский — о вызовах, стоящих перед индустрией образования

РБК, сентябрь'19
Стабильность Стабильность

Практика катона-йоги учит стабильности и заземлению

Yoga Journal, сентябрь'19
7 необычных музеев Москвы, где не будет скучно ни детям, ни взрослым 7 необычных музеев Москвы, где не будет скучно ни детям, ни взрослым

В Москве есть места, где можно весело (и с пользой) провести время

Лиза, август'19
Эй, Арнольд! Эй, Арнольд!

Каково жить с киборгом? Мы спросили сына терминатора Патрика Шварценеггера

GQ, сентябрь'19
Арт-подход Арт-подход

Как не только погрузиться в искусство, но и успеть отдохнуть в Венеции

Grazia, август'19
Король севера Король севера

Человек-айсберг, который одной левой мог убить белого медведя

Maxim, сентябрь'19
Однажды в далекой Галактике... Однажды в далекой Галактике...

Заручившись поддержкой мировых футурологов, Cosmo заглянул в будущее

Cosmopolitan, сентябрь'19
Суровый стиль Суровый стиль

Люку Эвансу пришлось попрощаться с карьерой вампира

GQ, сентябрь'19
Сделай одолжение Сделай одолжение

Быстрее всего сервис по аренде предметов роскоши растет в Лондоне

Tatler, сентябрь'19
Как красиво накрасить губы: средства, бьютихаки и советы визажистов Как красиво накрасить губы: средства, бьютихаки и советы визажистов

Как красить губы ровно и правильно

Лиза, август'19