ИБХФ РАН. Новости

❗️ Нанокомпозиты на основе ультратонких волокон поли(3-гидроксибутирата) с нанолистами оксида графена

Механическое поведение графена характеризуется высокой прочностью, в 200 раз превосходящей сталь. Благодаря своим физико-механическим свойствам, графен стал многообещающим нанонаполнителем для получения высокоэффективных полимерных композитов. Наноматериалы на его основе пригодны для широкого спектра применений, включая суперконденсаторы, солнечные элементы, топливные элементы, литиевые батареи, активные и интеллектуальные упаковочные устройства и системы хранения водорода, биомедицинские применения и так далее. Среди них широко исследованы графен и связанные с ним материалы, а именно, оксид графена и восстановленный оксид графена. Полимерные композиты с графеном были представлены в качестве замены материалов для защиты от электромагнитных помех благодаря их низкой стоимости, устойчивости к коррозии, легкости, универсальности и простоте обработки по сравнению с привычными материалами на основе металлов. Сами графены и их композиционные материалы можно применять в качестве покрытия или даже дополнительно встраивать в армированную волокном полимерную систему, формируя новые композиты. Одно из перспективных применений графена и его оксидов основано на их антибактериальных свойствах. Благодаря двумерной структуре, толщиной всего в один атом углерода, развитой поверхности и функционализации органическими группами, производные графена способны реагировать даже на чрезвычайно малые химические или физические изменения в их окружении. Графеновые нанопластинки рассматриваются не только для улучшения механических свойств матрицы, но и для передачи электрических свойств изоляционному материалу.

Ученые ИБХФ РАН, РЭУ им. Г.В. Плеханова, ФИЦ ХФ РАН варьировали структуру нанокомпозитов, состоящих из ультратонких волокон поли(3-гидроксибутирата) (ПГБ) и нанолистов оксида графена (ОГ), регулируя концентрацию модифицирующего агента, и провели комплексные исследования, в которых термофизические, динамические измерения зондовым методом сочетаются с применением сканирующей электронной микроскопии.
Показано, что смесевые волокна в зависимости от состава имеют различный диаметр и геометрию. Зондовым методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) и рассмотрена особенность кристаллической и аморфной структуры смесевой композиции. При добавлении 0,05, 0,1, 0,3 и 1% оксида графена в ПГБ наблюдается нелинейная зависимость изменения молекулярной динамики (времени корреляции τ) и энтальпии плавления системы (ΔH). Экспозиция в водной среде при 70ºС и озонолиз модифицированных волокон при разных временах воздействия обусловливает снижение τ и ΔH. УФ облучение при времени воздействия до 120 мин приводит к росту τ, при более продолжительном воздействии – значительному снижению этого параметра. Полученные волокнистые материалы обладают бактерицидными свойствами и должны найти применение при создании новых терапевтических систем антибактериального и противоопухолевого действия.

✅ Статья опубликована в издании Polymers.

Изучение процессов, протекающих в полимерах и полимерных смесях при воздействии температуры, влаги и/или ультрафиолета (УФ), очень важно с точки зрения их эксплуатации, особенно в условиях окружающей среды, где полимерные изделия подвергаются действию агрессивных факторов.

🖊 Svetlana G. Karpova, Anatoly A. Olkhov, Ivetta A. Varyan, Natalia G. Shilkina, Alexander A. Berlin, Anatoly A. Popov, Alexey L. Iordanskii. Biocomposites Based on Electrospun Fibers of Poly(3-hydroxybutyrate) and Nanoplatelets of Graphene Oxide: Thermal Characteristics and Segmental Dynamics at Hydrothermal and Ozonation Impact. Polymers 2023, 15, 4171. DOI: 10.3390/polym15204171 🌐

#наукаИБХФ #публикацииИБХФ #ИБХФ #ИБХФРАН

--

Рис. Зависимость времени корреляции (а) и энтальпии плавления (б) от состава волокон ПГБ/ОГ: 1 – исходный образец, 2, 3 – после экспозиции в водной среде при 70ºС в течение 60, 240 мин; 4 – после озонолиза в течение 240 мин; 5 – после УФ облучения в течение 240 мин.

421 views14:00