Проект посвящен развитию многокомпонентной коллоидной кристаллизации – перспективной мультидисциплинарной области исследований, которая охватывает органический синтез, физическую и коллоидную химию и материаловедение. В качестве исходного материала для проведения коллоидной кристаллизации выбраны монодисперсные микрогели субмикронного размера, полученные путем модификации целлюлозы. Синтезированные по оригинальным методикам микрогели нескольких сортов будут использованы для получения мозаичных структур на поверхности. Основное внимание при реализации проекта будет сфокусировано на поиске взаимосвязей между строением исходных микрогелей и целевых коллоидных кристаллов. Для этого будут проведены комплексные исследования межфазных пленок, которые формируют эти частицы, с привлечением таких методов как: атомно-силовая и электронная микроскопия, динамическое рассеяние света, флуоресцентная микроскопия, электронный парамагнитный резонанс. В ходе реализации проекта будут разработаны новые методы введение спиновых зондов в структуру микрогелей. Полученные мозаичные пленки, содержащие субмикронные домены, будут сформированы на поверхности целлюлозных мембран и волокон, а затем стабилизированы с помощью ковалентной сшивки боковых функциональных групп. Практическим результатом данного проекта будет получение образцов материалов (пленок и волокон) с переключаемыми при изменении рН гидрофильно-гидрофобными свойствами. Такие материалы имеют огромные перспективы для применения при ликвидации аварийных разливов нефти, в том числе для изготовления ленточных скиммеров и нетканых сорбентов. При этом толщина мозаичного покрытия настолько мала, что его использование не будет негативно отражаться на стоимости подобных материалов. Таким образом, проект будет сочетать фундаментальные исследования в области коллоидной химии с развитием перспективных технологий в материаловедении.
Ожидаемые результаты:
В результате реализации данного проекта планируется получить результаты, представляющие несомненную ценность для исследователей, работающих в области коллоидной химии, химии полисахаридов и материаловедении (получении новых материалов методом коллоидной кристаллизации). Наиболее интересным достижением, в случае успеха данного исследования, будет разработка новой методологии многокомпонентной коллоидной кристаллизации на основе органических материалов. Полученные результаты могут служить основой для развития целого ряда технологий получения материалов с субмикронной доменной структурой. Синтетические возможности модификации органических полимеров, таких как целлюлоза, практически безграничны, что открывает дорогу к новому семейству перспективных материалов. В данном проекте предполагается синтезировать весьма популярные сейчас пленки с переключаемой при изменении рН гидрофильно-гидрофобной поверхностью. Для исследователей, работающих в области физической химии будет интересен новый метод измерения локального рН с помощью нитроксильных радикалов, который будет развиваться в ходе данного проекта. Практическая значимость данного проекта заключается в получении регенерируемых материалов для ликвидации аварийных разливов нефти. В активированном состоянии, когда поверхность материала гидрофобная он может использоваться как сорбент для сбора нефти с поверхности воды. Затем, при изменении рН поверхность материала становится гидрофильной и нефть легко удаляется с его поверхности и может быть собрана и использована как коммерческий продукт. Материал с мозаичной поверхностью может использоваться множество раз без необходимости его утилизации или захоронения. Таким образом, результатом проекта должен стать простой и доступный метод покрытия целлюлозных волокон мозаичными пленками на основе полисахаридных микрогелей.