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

Хозяйка острова Ро Хозяйка острова Ро

При жизни эта женщина была символом свободы, сопротивления и греческой нации

Дилетант
Почему машина заводится и глохнет и что с этим делать Почему машина заводится и глохнет и что с этим делать

Что делать, если машина глохнет: причины, диагностика, куда смотреть

РБК
Самоубийство семьи бургомистра Самоубийство семьи бургомистра

«Кризис закончен. Орудия затихли. Кто знал, как нам стоит поступить?»

Дилетант
«Речная королева Алтая»: как Евдокия Мельникова управляла судоходным делом в XIX веке «Речная королева Алтая»: как Евдокия Мельникова управляла судоходным делом в XIX веке

Как Евдокия Мельникова стала ориентиром для многих судовладельцев XIX века

Forbes
Жаркое лето в Сибири Жаркое лето в Сибири

Природный отдых у города: почему стоит поехать в Новосибирск летом

Отдых в России
Как мужчины разрушают нашу самооценку: что делать и как дать отпор Как мужчины разрушают нашу самооценку: что делать и как дать отпор

Как неосторожные слова и поступки мужчин могут подрывать нашу самооценку

VOICE
Белеет парус на болоте Белеет парус на болоте

Чем так уникален нерукотворный природный парус — белокрыльник болотный?

Наука и жизнь
Утерянный 5000 лет назад: ученые воскресили древнейший в мире синтетический краситель. Зачем он нужен? Утерянный 5000 лет назад: ученые воскресили древнейший в мире синтетический краситель. Зачем он нужен?

Откуда взялся яркий, насыщенный синий цвет в Древнем Египте

Inc.
TESS отыскал экзогиганта у очень маломассивной звезды TESS отыскал экзогиганта у очень маломассивной звезды

TESS вновь обнаружил экзогиганта у маломассивной звезды

N+1
JALAGONIA: «Мой первый альбом написан от души, вы это почувствуете» JALAGONIA: «Мой первый альбом написан от души, вы это почувствуете»

JALAGONIA за 21 год уже прошла большой творческий путь

ЖАРА Magazine
Самый секретный агент Самый секретный агент

Из чего сделан мир Джеймса Бонда Яна Флеминга

Weekend
Есть на что строить Есть на что строить

Зачем создавать отдельный механизм финансирования — инфраструктурные облигации?

Монокль
HDD и SSD накопители — в чем разница и стоит ли переплачивать? HDD и SSD накопители — в чем разница и стоит ли переплачивать?

HDD и SSD: надежный винтаж против скорости света и цены космоса

ТехИнсайдер
Любовь, сбивающая с ног: 10 культовых фильмов про свадьбы Любовь, сбивающая с ног: 10 культовых фильмов про свадьбы

Фильмы о свадьбе, которые заставят вас смеяться и плакать

Правила жизни
На аллеях Аполлона На аллеях Аполлона

Остафьево: образ места, где всё буквально дышит поэзией

Знание – сила
Активный сезон Активный сезон

Самые классные и полезные летние развлечения

Лиза
Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо? Компьютерное зрение: когда роботы перестали тыкать пальцем в небо?

Зачем нужно компьютерное зрение и какие задачи оно решает в разных сферах

Наука и техника
Шоураннеры «Фишера»: Человек любит смотреть в кино на что-то ужасное Шоураннеры «Фишера»: Человек любит смотреть в кино на что-то ужасное

Создатели «Фишера» — о том, как луна-парк стал главным референсом мира сериала

Ведомости
Лучшие игры в жанре постапокалипсис Лучшие игры в жанре постапокалипсис

Подборка видеоигр, в которых конец света стал поводом для великих историй

Maxim
Волнительный момент Волнительный момент

Как хронический стресс сказывается на коже?

Лиза
Балтийский берег Балтийский берег

Где лучше всего отдыхать на Балтийском море

Лиза
Новый состав группы SEREBRO: «С Фадеевым мы чувствуем себя в безопасности» Новый состав группы SEREBRO: «С Фадеевым мы чувствуем себя в безопасности»

Группа SEREBRO об амбициях и музыкальных экспериментах

ЖАРА Magazine
Нефтяная кубышка: за и против Нефтяная кубышка: за и против

Нужен ли России стратегический запас нефти?

Монокль
Последняя загадка Пушкина Последняя загадка Пушкина

«Пушкин и Погорелое Городище» – тема, вынесенная на периферию пушкинистики

Знание – сила
Способ самовыражения: почему зумеры любят культуру Южной Кореи Способ самовыражения: почему зумеры любят культуру Южной Кореи

Как российские зумеры поймали корейскую волну?

Forbes
Польский узел Польский узел

В 1980 году ситуация в Польше складывалась непростая...

Дилетант
Борьба с прогулами Борьба с прогулами

Антикоррупционные инициативы Андропова советские граждане встретили на «ура»

Дилетант
От школьника-романтика до пелевинского героя: лучшие роли Михаила Ефремова в российском кино От школьника-романтика до пелевинского героя: лучшие роли Михаила Ефремова в российском кино

Вспоминаем культовых персонажей актера Михаила Ефремова

Правила жизни
Наследие императора Наследие императора

Гатчина — для тех, кто хочет увидеть величие императорской России без туристов

Отдых в России
Как Пеппи Длинныйчулок стала символом свободы и изменила жизни миллионов девочек Как Пеппи Длинныйчулок стала символом свободы и изменила жизни миллионов девочек

Как Астрид Линдгрен стала борцом за права детей и причем тут Пеппи Длинныйчулок?

Forbes
Открыть в приложении