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

Радиоактивное облако накрыло Европу: виноват завод «Маяк»? Радиоактивное облако накрыло Европу: виноват завод «Маяк»?

Эксперты указывают на возможность катастрофы на российском заводе «Маяк»

Популярная механика, август'19
Как одевался Питер Фонда на экране и в жизни Как одевался Питер Фонда на экране и в жизни

Актера Питера Фонды не стало 16 августа

Esquire, август'19
Когда сигара — не просто сигара: зачем нужна умная одежда, которая выглядит как обыкновенная Когда сигара — не просто сигара: зачем нужна умная одежда, которая выглядит как обыкновенная

Будущее уже наступило, а мы этого даже не заметили

Esquire, август'19
Музыка Pioneer и бодрый ультраконсерватизм: тест Suzuki SX4 Tabi Музыка Pioneer и бодрый ультраконсерватизм: тест Suzuki SX4 Tabi

У Suzuki слава надёжных и экономичных, но очень консервативных автомобилей

Популярная механика, август'19
Что говорят о нас отношения с деньгами Что говорят о нас отношения с деньгами

По тому, как человек относится к деньгам, можно определить его образ мышления

Psychologies, август'19
Россиянки хвастаются в Твиттере, как молодо и горячо выглядят их мамы: 21 фото Россиянки хвастаются в Твиттере, как молодо и горячо выглядят их мамы: 21 фото

Молодо выглядящие мамы

Playboy, август'19
Занесите в протокол Занесите в протокол

Инстаграм-коучи по питанию взялись лечить нас биодобавками

Tatler, сентябрь'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
Короткий путь. Почему женщине из России проще строить карьеру на Западе, чем у себя на родине Короткий путь. Почему женщине из России проще строить карьеру на Западе, чем у себя на родине

В США гендерный состав топ-менеджмента компаний законодательно регулируется

Forbes, август'19
Особое положение Особое положение

ЗОЖ-эксперт рассказала поделилась бьюти-лайфхаками во время беременности

Cosmopolitan, сентябрь'19
Путешественник по жизни: как стать лучшей версией себя Путешественник по жизни: как стать лучшей версией себя

Почему нас так тянет в другие города и страны?

Psychologies, август'19
Найдены следы древнего метеорита. Он вызвал катаклизм на Земле 35 млн лет назад Найдены следы древнего метеорита. Он вызвал катаклизм на Земле 35 млн лет назад

Исследователи обнаружили тектиты на глубине 655 метров ниже уровня океана

National Geographic, август'19
Как мы учились дома Как мы учились дома

Мы попросили родителей, чьи дети учатся дома, поделиться опытом

Домашний Очаг, сентябрь'19
10 самых высокооплачиваемых актеров мира. Рейтинг Forbes 10 самых высокооплачиваемых актеров мира. Рейтинг Forbes

Рейтинг самых высокооплачиваемых актеров мира

Forbes, август'19
Производители прослушки увеличили прибыль до 300% после «закона Яровой» Производители прослушки увеличили прибыль до 300% после «закона Яровой»

Производители прослушивающих устройств увеличили прибыль почти до 300%

Forbes, август'19
Вертикальный забег Вертикальный забег

На горный пик высотой 7 тысяч метров, оказывается, можно вбежать

Огонёк, август'19
Чувство вины: защита или нападение Чувство вины: защита или нападение

Почему мы часто чувствуем себя виноватыми, даже не делая ничего плохого

Psychologies, август'19
Как устроена индустрия мемов и можно ли на них заработать Как устроена индустрия мемов и можно ли на них заработать

Кто и как создает мемы и зарабатывает на них в реалиях сегодняшнего дня

РБК, август'19
Дни 100-летия Баухауса пройдут в «Авиапарке» с 11 по 24 августа Дни 100-летия Баухауса пройдут в «Авиапарке» с 11 по 24 августа

Программа Дней 100-летия Баухауса в «Авиапарке»

Cosmopolitan, август'19
Эксперты рассказали, кому могут помочь субсидии для франчайзи в Москве Эксперты рассказали, кому могут помочь субсидии для франчайзи в Москве

В Москве ввели меры поддержки франчайзинга в малом и среднем бизнесе

Forbes, август'19
Здоровые привычки Здоровые привычки

Оздоровить свои пищевые привычки никогда не поздно

Yoga Journal, сентябрь'19
Антивирус и фаервол: в чем отличия? Антивирус и фаервол: в чем отличия?

Если вы установили хороший антивирус и считаете, что бояться нечего, то зря

CHIP, август'19
Адвокат назвал вымыслом информацию о связи братьев Магомедовых с заказным убийством Адвокат назвал вымыслом информацию о связи братьев Магомедовых с заказным убийством

Адвокат назвал вымыслом причастность братьев Магомедовых к заказному убийству

Forbes, август'19
Младшая сестра Младшая сестра

Примета времени: чтобы всем понравиться, больше не надо быть идеальной

Glamour, сентябрь'19
13 антивозрастных продуктов 13 антивозрастных продуктов

Чтобы выглядеть намного моложе своего возраста, ешьте определенные продукты

Psychologies, август'19
Мария Миронова Мария Миронова

С чего вдруг актриса Мария Миронова стала реформатором?

Story, сентябрь'19
Генетическая память Генетическая память

Раскопать корни своего родословного дерева теперь легко и просто

Собака.ru, август'19
Как тренироваться, чтобы победить злодеев из страшного кино Как тренироваться, чтобы победить злодеев из страшного кино

Вот тебе список специальных упражнений для борьбы со злом

Men’s Health, август'19
Мастер Булгакова как венчурный инвестор: прав ли был герой романа, поставив все на один проект Мастер Булгакова как венчурный инвестор: прав ли был герой романа, поставив все на один проект

Насколько эффективной была стратегия главного героя романа «Мастер и Маргарита»

Forbes, август'19
Выпить с умом: как «Роснано» и «Газпром нефть» организуют лекции ученых в барах Выпить с умом: как «Роснано» и «Газпром нефть» организуют лекции ученых в барах

В барах и кафе Москвы 1 сентября пройдет фестиваль «Удивительные вещи»

Forbes, август'19