Пластик из крахмала. Какие глобальные проблемы решает ИМХ РАН?

Прикладные разработки научных сотрудников Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН конкурентоспособны, а порой и не имеют зарубежных аналогов.

Растоврились в природе

Среди важных прикладных научных проектов Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН - разработки, связанные с получением биосовместимых и биоразлагаемых полимерных материалов. Они призваны решить одну из актуальных экологических проблем – накопление на нашей планете пластиковых отходов, которые ещё несколько столетий способны загрязнять окружающую среду. Сейчас полимерного мусора на Земле насчитывается около 7 млрд тонн!

Один из путей решения этой глобальной проблемы – переход на полимерные материалы, которые могут самостоятельно разлагаться в естественных условиях. Нижегородские учёные над решением этого вопроса работают давно, но сейчас приблизились к воплощению научных разработок в жизнь. У Института появились бизнес-партнёры, которые понимают перспективность развития этого направления материаловедения и готовы вкладывать в это финансы: строить в России заводы по выпуску биоразлагаемых полимерных материалов. Сейчас во всем мире их производится всего 300 тысяч тонн, при том, что объём ежегодного производства традиционных пластмасс превышает 350 миллионов тонн. Производство биоразлагаемых полимеров не из дешёвых.

- Биоразлагаемые полимеры могут быть получены из растительного сырья. Это может быть картофельный, кукурузный или пшеничный крахмал, - объясняет директор  Института металлоорганической химии им. Г.А. Разуваева РАН Игорь Федюшкин. - Сырьё проходит несколько стадий химической переработки, прежде чем стать полимерным материалом. Если эти стадии оптимизировать по ряду параметров, то цена биоразлагаемого материала станет сопоставимой со стоимостью полимеров, к которым мы все привыкли.

С высокой точностью

Ещё одно интересное прикладное направление работы Института – медицинские имплантаты. Мы все привыкли, что это металлическое изделие, часто титановое, которое помещается, например, на место удалённого зуба. Далее на него ставят коронку. Есть металлические имплантаты, используемые для соединения поврежденных костей конечностей, восполнения утраченных участков костей лица и черепа.

Нижегородские учёные разрабатывают имплантаты полимерные. Здесь используются как биоразлагаемые полимеры, так и не разлагаемые. В отличие от металлических аналогов, они могут быть высокопористыми – пустота может достигать 80 % от объёма имплантата. Со временем объём пор имплантата замещается собственной костной тканью человека. Это особенно важно, когда своя кость была полностью утрачена в результате резекции или серьёзной травмы.

Другим направлением работ ИМХ РАН в интересах медицины является разработка специальных металлоорганических соединений для терраностики (терапия + диагностика). Получаемые в ИМХ РАН соединения могут быть целенаправленно доставлены, например, в опухоли и использованы для оптической визуализации поражённой ткани и её терапевтического воздействия на неё (фотодинамическая терапия).

Твой режиссёр – нейросеть. Учёные из Нижнего создают эмоциональное зеркало Подробнее

Поверка на прочность

Сотрудники ИМХ РАН разрабатывают наноразмерные гибридные структуры для применения в качестве упрочняющих добавок различных металлических, прежде всего алюминиевых сплавов. Для существенного упрочнения, например, алюминиевых сплавов требуется всего лишь одна тысячная доля добавки от массы изделия. Очевидно, что эта разработка имеет перспективы применения в различных областях техники.  

Перспективное научное направление работы Института – получение молекулярных объектов для построения на их основе наноразмерных структур для создания материалов электроники, фотоники и спинтроники.

- В основе всех наших прикладных разработок лежат результаты наших же фундаментальных исследований. По своему уровню они не уступают результатам, полученным зарубежными коллегами, а кое в чём и превосходят их, - продолжает Игорь Федюшкин. – Именно поэтому, наши прикладные разработки могут быть конкурентоспособны. Нам есть, чем гордиться. 

По мнению Игоря Федюшкина, несмотря на возникшие в последнее время ограничения, российские ученые продолжат получать результаты мирового уровня, как в фундаментальной, так и прикладной области. Что будет дальше, покажет время.