Полиэтилен для 3D-печати и поиск месторождений редкоземельных элементов

Наука и жизньНаука

Лауреаты премии Правительства Москвы молодым учёным за 2024 год

Материалы подготовила Татьяна Зимина

Фотография частицы реакторного порошка композита Al2O3/СВМПЭ. На поверхности наполнителя видно много длинных толстых полимерных нитей, структура которых характерна для сверхвысокомолекулярного полиэтилена (а). Фото хрупкого скола прессованного композита Al2O3/СВМПЭ со степенью наполнения 70% по массе. На фотографии видно равномерное распределение частиц наполнителя в матрице из СВМПЭ без признаков агломерации (б). Оба фото получены с помощью сканирующего электронного микроскопа. 

С 2013 года молодым учёным ежегодно присуждается премия Правительства Москвы. Вручается она в двух областях: за достижение выдающихся результатов фундаментальных и прикладных научных исследований в области естественных, технических и гуманитарных наук (исследования) и за разработку и внедрение новых технологий, техники, приборов, оборудования, материалов и веществ, содействующих повышению эффективности деятельности в реальном секторе экономики и социальной сфере города Москвы (разработки). В каждой области — 11 номинаций.

Претендовать на премию могут молодые учёные из столичных организаций: аспиранты, научные работники, специалисты и кандидаты наук, не достигшие возраста 36 лет, и доктора наук до 40 лет включительно. Работы оценивают эксперты Российской академии наук и члены Совета по науке при Департаменте образования и науки города Москвы.

В 2024 году на конкурс было подано 1332 заявки, премии удостоились 50 работ — лауреатами стали 78 человек. Размер премии увеличился вдвое по сравнению с предыдущим годом и составил 4 млн рублей. Торжественная церемония награждения победителей конкурса состоялась в феврале 2025 года.

Представляем две работы, удостоенные премии за исследования, выполненные в номинациях «Химия и науки о материалах» и «Науки о Земле».

Полиэтиленовый композит для сверхточный 3D-печати

Сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ) — конструкционный материал, который находит применение для производства самых разных изделий: от высокопрочных труб, канатов и тросов для буксировки судов до синтетического ледового покрытия и эндопротезов позвонков и суставов. Столь широкое использование связано со свойствами этого полимера — высокими прочностью и ударной вязкостью в широком диапазоне температур, износо-, морозо- и трещиностойкостью. Одновременно материал устойчив к агрессивным средам и обладает биосовместимостью. Такое сочетание полезных свойств обусловлено его структурными особенностями и сверхвысокой молекулярной массой.

Но у сверхвысокомолекулярного полиэтилена есть и недостатки. Один из них — высокая вязкость его расплава: при нагревании полимер не переходит в вязкотекучее состояние (то есть не приобретает текучесть). Из-за этого методы переработки сверхвысокомолекулярного полиэтилена ограничиваются горячим прессованием, поршневой экструзией и гель-формованием.

Проблему способна решить 3D-печать методом селективного лазерного спекания — высокопроизводительная технология. Для этого метода аддитивного производства нужны порошок полимера и лазер. Изделие спекается слой за слоем по заданной программе и приобретает задуманную форму с высокой точностью. Частицы порошка для данной технологии должны быть сферической (или близкой к ней) формы, диаметром от 10 до 60 мкм, что обеспечивает текучесть порошка, и обладать низкой склонностью к уплотнению при встряхивании.

Для изделий, изготовленных из порошков сверхвысокомолекулярного полиэтилена методом селективного лазерного спекания, характерны высокая пористость и низкая прочность. Но проблемы можно избежать, если в частицы полимерного порошка вводить неорганические добавки. Теплопроводность полимера при этом улучшается, наблюдается его более равномерный прогрев в ходе спекания и более однородная последующая кристаллизация порошкового слоя, в результате готовые изделия меньше подвержены короблению. Чтобы свойства синтезированных частиц удовлетворяли предъявляемым критериям, приходится использовать многостадийные процессы их изготовления.

Сотрудники Института химической физики им. Н. Н. Семёнова РАН (ИХФ РАН) разработали новые порошковые композиты на основе сверхмолекулярного полиэтилена, которые обладают требуемыми для послойного селективного лазерного спекания реологическими свойствами (текучестью). Материалы получают прямым синтезом полимера (полимеризацией этилена) на поверхности неорганического наполнителя (Al2O3 или Аl), активированной катализатором. В результате частицы наполнителя покрываются плотным слоем полимера, при этом частицы композита повторяют форму частиц наполнителя и не слипаются. Размер частиц порошка можно настраивать, меняя толщину полимерной прослойки непосредственно во время синтеза и размер частиц исходного наполнителя.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Наука в фантастике: эпизоды истории Наука в фантастике: эпизоды истории

Творчество Аркадия и Бориса Стругацких в контексте развития научных взглядов

Наука и жизнь
Иллюзия объективности Иллюзия объективности

Почему опасно бездумно полагаться на нейросети в образовании?

Монокль
«Операция „Барбаросса“: Начало конца нацистской Германии» «Операция „Барбаросса“: Начало конца нацистской Германии»

Что мешало немцам продвигаться к Москве

N+1
Дизайн человека Дизайн человека

Что такое Нuman design — красивая теория или опасный самообман?

Лиза
Как подключить телефон к машине: 3 способа Как подключить телефон к машине: 3 способа

Зачем подключать телефон к машине и как это сделать?

РБК
Огненная саламандра Огненная саламандра

Мифический «дух огня» с точки зрения биологии

Вокруг света
Безопасно ли прыгать в сухие листья Безопасно ли прыгать в сухие листья

Прыжки в кучи сухих листьев могут представлять опасность для здоровья

ТехИнсайдер
Мир, где весело и нет времени Мир, где весело и нет времени

Все самое важное о Дживсе и Вустере

Weekend
Дом северного света Дом северного света

Архитектуру и интерьер этого дома осмыслили как единую с ландшафтом композицию

SALON-Interior
5 привычек, которые бесят всех врачей 5 привычек, которые бесят всех врачей

Почему врач не может поставить вам правильный диагноз?

Maxim
Доходы сбавляют темп Доходы сбавляют темп

Почему гонка зарплат на российском рынке труда может закончиться

Ведомости
Возвращение Электроника Возвращение Электроника

Дискомфорт, связанный с цифровизацией, не только российская проблема

Ведомости
Когда грязь — это весело. 5 причин участвовать в забеге с препятствиями Когда грязь — это весело. 5 причин участвовать в забеге с препятствиями

Стоит ли вам участвовать в «Гонка Героев»?

Maxim
Ущипните меня: Mazda запатентовала 6-тактный двигатель, который сам для себя делает водород Ущипните меня: Mazda запатентовала 6-тактный двигатель, который сам для себя делает водород

Может ли мотор производить водородное топливо, потребляя бензин?

ТехИнсайдер
Сложные чувства Сложные чувства

7 признаков того, что ты эмоционально привязана, а не любишь

Лиза
И снова в Канны И снова в Канны

Эту модель верфь выпустила в пару к уже строящейся As8 — более крупной яхте

Y Magazine
Герои нашего времени Герои нашего времени

Создавая живой диалог поколений, они определяют, каким будет искусство завтра

Moodboard
Гипервитаминоз: к чему может привести избыток витаминов в организме Гипервитаминоз: к чему может привести избыток витаминов в организме

Чем может быть опасен избыточный прием витаминов?

ТехИнсайдер
Гейхеры & Cо Гейхеры & Cо

Надо ли заводить гейхеры и насколько они будут обременительны в уходе

Наука и жизнь
Твердое лидерство Твердое лидерство

Что ждет алмазную отрасль в России и мире

Ведомости
Сталь ждет восстановления Сталь ждет восстановления

Что способствует росту производства стали в России

Ведомости
Мало креветок Мало креветок

«И кому придет в голову убивать курьера? Вряд ли это из-за холодных ножек…»

Правила жизни
4 признака того, что в морозильной камере установлена неправильная температура 4 признака того, что в морозильной камере установлена неправильная температура

Как понять, что морозилка работает неправильно?

ТехИнсайдер
Скрытые под водой Скрытые под водой

Редкие подводные артефакты, которые помогли найти ответы на непростые вопросы

Вокруг света
Обратная связь планеты Обратная связь планеты

Почему Арктика — самое «горячее» место на планете?

Наука и жизнь
Нефтесервис хочет заказов Нефтесервис хочет заказов

Почему растет выручка нефтесервисных компаний

Ведомости
Искусное сплетение Искусное сплетение

Квартира с винтажными предметами быта из эпохи социалистического реализма

Идеи Вашего Дома
Познавательные факты о малине: что она на самом деле представляет собой и как эта ягода причастна к названиям островов Познавательные факты о малине: что она на самом деле представляет собой и как эта ягода причастна к названиям островов

Почему малину называют суперфудом и точно ли она относится к ягодам?

ТехИнсайдер
«Ничто не возникает внезапно» «Ничто не возникает внезапно»

Режиссер Александр Сокуров — о новом фильме, истории и ошибках

Weekend
Кардиналы визажа Кардиналы визажа

Как менялись мейкап-тенденции в ХХ–ХХI веках

Moodboard
Открыть в приложении