Применение новых материалов в различных областях
Учёные Каунасского технологического университета (КТУ) разработали новые материалы, которые можно применять в медицине, электронике и оптике. Эти материалы отличаются не только функциональностью, но и экологичностью: они производятся из возобновляемого сырья, и при их изготовлении не используются растворители.
Публикация и комментарии
Работа опубликована в журнале Biomacromolecules. Профессор Йолита Остраускайте с кафедры химии и технологии полимеров КТУ отмечает: «Передовые материалы могут быть не только функциональными, но и безопасными для людей и окружающей среды. Такие разработки открывают путь к технологиям, которые способствуют более безопасной и устойчивой повседневной жизни».
Новое изобретение: полимеры, разработанные исследователями КТУ
Новое изобретение — полимеры, разработанные учёными КТУ — относится к классу витримеров, относительно новому типу полимеров, открытому около трёх десятилетий назад и названному витримерами всего 15 лет назад. Это быстро развивающаяся область исследований, привлекающая внимание учёных всего мира.
По словам Остраускайте, до сих пор большинство витримеров производились из нефтяных ресурсов и требовали катализаторов для обработки. «Полимеры, которые мы разработали, уникальны, поскольку они изготовлены из растительных соединений, отверждаются под воздействием УФ-излучения или видимого света и не требуют катализаторов для обработки. Это происходит естественным образом благодаря химической структуре самого материала», — подчёркивает учёный.
Это важно не только потому, что упрощает технологический процесс, но и для экологичности — катализаторы часто бывают дорогими, производятся из невозобновляемых ресурсов или даже токсичны. Устраняя их, сокращается потребление материалов, не нужны дополнительные добавки, а технология становится проще, безопаснее и экологичнее.
Свойства умных материалов
Витримеры — это термореактивные полимеры, которые благодаря динамическим ковалентным связям могут подвергаться термической переработке или изменению формы, подобно термопластам. При определённых температурах они могут самовосстанавливаться после повреждений и сохранять временную форму, которая впоследствии может быть восстановлена — это известно как термочувствительная память формы.
Эти материалы были разработаны и исследованы учёными с кафедры химии и технологии полимеров КТУ: аспиранткой КТУ Вильте Шерейкайте, доктором Ауксе Наварuckienė и доктором Сигитой Грауželienė.
Полимеры с такими свойствами считаются умными материалами, открывающими новые возможности для передовых высокотехнологичных применений.
Учёный КТУ отмечает, что наиболее значительным научным достижением стало объединение в одном материале следующих свойств: растительное происхождение, радиационно-индуцированная полимеризация, способность к самовосстановлению, память формы, антимикробный эффект и пригодность для оптической 3D-печати.
«Такие многофункциональные и экологичные решения всё ещё встречаются редко, что делает это важным шагом вперёд как в научном, так и в промышленном плане», — говорит исследователь КТУ.
Оптическая 3D-печать
Одним из наиболее заметных достижений исследователей КТУ является пригодность полимеров для оптической 3D-печати, которая может выполняться при комнатной температуре, потребляет меньше энергии и производит меньше отходов. Под воздействием УФ-излучения или видимого света эти полимеры могут быть напечатаны в сложных формах, таких как соединители медицинских устройств.
Профессор объясняет: «Мы успешно напечатали Y-образный соединитель — типичный медицинский компонент, используемый для соединения трубок в инфузионном или респираторном оборудовании. Эта деталь требует высокой точности, что делает её отличным испытанием для разработанного нами материала».
Технология оптической 3D-печати также позволяет производить другие сложные компоненты, такие как оптические линзы или детали электроники, которые требуют чрезвычайно точных размеров и геометрии. Кроме того, из материала можно формировать временные структуры, которые впоследствии можно трансформировать или ремонтировать — это бесценно для прототипирования и быстрого реагирования на промышленные потребности.
Антимикробные свойства
Ещё одной важной инновацией являются антимикробные свойства полимеров, возникающие из структурных фрагментов в их составе. «Исходные соединения, использованные в исследовании, были получены из растительных масел и побочных продуктов производства биодизеля, и определённые фрагменты препятствуют размножению бактерий и других микроорганизмов, нарушая их жизнедеятельность. Поэтому такие материалы можно использовать для создания поверхностей или изделий, которые должны оставаться чистыми и гигиеничными, например, в медицинских устройствах, электронике, датчиках или других предметах, где микробный контроль имеет решающее значение», — объясняет учёный КТУ.
Результаты тестов показали, что материалы эффективно подавляют стандартные и другие распространённые микроорганизмы.
Предоставлено Каунасским технологическим университетом.