​Группе учёных удалось с помощью метода электроспиннинга получить мембраны из политетрафторэтилена (тефлона) — самого химически стойкого полимера в природе. 
 
По словам ученых, это простой, доступный и легко масштабируемый метод, который позволит получать химически стойкие мембраны в промышленных объемах. Их можно использовать, в нефтехимической, авиакосмической, атомной отрасли, безуглеродной энергетике и медицине. В журнале Journal of Fluorine Chemistry (IF: 2,332; Q1) опубликованы последние результаты исследований физико-химических свойств и биосовместимости полученных мембран. Их тестировали на клетках и лабораторных животных. Исследования подтвердили, что мембраны не отторгаются клетками и не разрушаются в биологической среде. В Томском политехе работу ведет междисциплинарный коллектив физиков и химиков.

 
«Нам был интересен сам материал и методы работы с ним. Тефлон — это полимер, содержащий фтор. Его и подобные соединения называют фторопластами. Они привлекают внимание ученых и промышленников именно инертностью — их можно использовать в агрессивных средах или там, где критична стабильность материала. Будь то водородный топливный элемент, работающих в условиях агрессивных сред, или медицинский имплантат внутри человеческого организма. То есть получать мембраны из тефлона очень перспективно, однако до сих пор в мире не существует крупнотоннажной технологии. Это или дорого, или очень трудоемко, хотя исходный материал — доступный», — говорит руководитель работ, научный сотрудник Научно-образовательного центра Б.П. Вейнберга ТПУ Евгений Больбасов.
 
Ученые Томского политеха использовали метод электроспиннинга. Это буквально вытягивание тончайших волокон из полимерного раствора под действием электрического поля. В результате получается «связанный» из полимерных нитей материал.

 
«Главное преимущество метода в том, что маленькая лабораторная установка по своей сути и протекающим процессам не отличается от промышленной. И все, что можно сделать в лаборатории, легко воспроизводимо на предприятии. Однако ранее считалось, что получить мембрану из тефлона с помощью электроспиннинга просто невозможно. Тефлон не вытягивается в нити. Чтобы решить эту проблему, мы добавили в цепочку синтеза промежуточное звено — поливиниловый спирт», — говорит ученый.

 
Процесс получения мембраны, описанный в статье, протекает в два этапа. Сначала очень мелкий порошок тефлона смешивается с поливиниловым спиртом. Получается раствор, который загружается в установку для электроспиннинга. Здесь из него вытягиваются тончайшие волокна, из них «прядется» белое пористое полотно. Это и есть мембрана. На втором этапе ее обжигают в печи при температуре около 400 °С. В печи полностью испаряется добавленный спирт, а сама мембрана немного темнеет. Весь процесс занимает не более трех часов.
Разработчики отмечают, что все исходные вещества, используемые для синтеза, — коммерчески доступные и производятся в России.

 
«У этих мембран широкий спектр потенциального применения. Нужна лишь масштабируемая технология. Промышленные способы получения мембран из фторопластов ищут в Европе, США, Китае, и у российских ученых есть возможность предложить коммерчески интересное решение. На наш взгляд, электроспиннинг — как раз такое. Этот метод в десятки раз дешевле своих аналогов, позволяет легко управлять структурой порового пространства мембран, воспроизводимый и масштабируемый, что очень интересно потенциальным индустриальным партнерам», — говорит один из соавторов статьи, академик РАН Вячеслав Бузник.

 
«Сегодня основная задача политехников — показать возможности метода для решения конкретных прикладных задач. Задача непростая, она комплексная, и ее смогут решить только кросс-дисциплинарные команды материаловедов, химиков, физиков. Для нас принципиально важно, что сегодня все необходимые специалисты и компетенции есть в ТПУ, что позволит нам активно развивать это направление», — отмечает директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова.
 
Пресс-служба Томского политехнического университета

 

Characterization and Determination of the Biocompatibility of Porous Polytetrafluoroethylene Membranes Fabricated via Electrospinning

Ilya Kolesnika Tamara Tverdokhlebovaa Nadezhda Danilenkoa Evgenii Plotnikova Denis Kulbakinb Alexander Zheravinc Vyacheslav Bouznik d e Evgeniy Bolbasovaf

a National Research Tomsk Polytechnic University, 634050, 30 Lenin Avenue, Tomsk, Russian Federation
b Cancer Research Institute of Tomsk National Research Medical Center, 634009, 5 Kooperativny Street, Tomsk, Russian Federation
c Meshalkin National Medical Research Center, 630055, 15 Rechkunovskaya Street Novosibirsk, Russian Federation
d All Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials, 105005, 17 Radio Street Moscow, Russian Federation
e National Research Tomsk State University, 634050, 30 Lenin Avenue, Tomsk, Russian Federation Russian Federation
f V.E. Zuev Institute of Atmospheric Optics SB RAS, 634021, 1 Academician Zuev Square, Tomsk, Russian Federation

Journal of Fluorine Chemistry. Volume 246, June 2021, 109798

Похожие новости

  • 20/02/2021

    В России может появиться федеральный центр развития технологий для водородной энергетики

    ​​​Такое предложение было озвучено на выездном совещание президента РАН Александра Сергеева и председателя Совета директоров ПАО АФК «Система» Владимира Евтушенкова в Институте проблем химической физики РАН.
    1288
  • 10/08/2020

    Теплофизики создадут базу данных по экологичному органоводоугольному топливу

    ​Масштабное фундаментальное исследованиее будут вести специалисты десяти ведущих российских научных центров во главе с учеными Института теплофизики СО РАН. Участники научного консорциума объединят результаты своих исследований в области горения и детонации топлив.
    1358
  • 28/12/2020

    ИАиЭ СО РАН и НГУ вошли в консорциум по реализации проекта НТИ «Фотоника»

    В Пермском крае появится первый в стране центр компетенции «Фотоника». На его развитие из федерального бюджета направят 650 млн рублей.«В России с 2021 года заработают два новых Центра компетенций НТИ по фотонике и моделированию новых материалов, на базе четырёх российских университетских консорциумов.
    929
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    2368
  • 09/07/2021

    Год науки и технологий/Наука и университеты: Специализированные учебные научные центры погружают детей в прикладную науку

     В Год науки и технологий Правительство РФ внесло на рассмотрение Государственной Думы законопроект о финансировании специализированных учебных научных центров (СУНЦ) из федерального бюджета, а не через систему грантов, как это было раньше.
    1149
  • 11/08/2020

    Надежность деталей международного реактора ITER проверят томские специалисты

    ​Специалисты по неразрушающему контролю Томского политехнического университета разработают методики и программы для проверки сварных соединений с помощью ультразвука на значимых элементах термоядерного реактора ИТЭР.
    2688
  • 04/09/2021

    Летающая машина, возможность видеть сквозь стены и бактерии, борющиеся с опустыниванием

    В дайджесте Минобрнауки России собраны самые важные, по мнению редакции, материалы о науке и образовании. Сегодня в рубрике: устройство, которое помогает видеть людей через стены, отслеживание эффективности приема лекарств пациентами с сердечно-сосудистыми заболеваниями и структура, которая концентрирует энергию внутри себя и не излучает ее наружу.
    414
  • 01/04/2021

    В Томске прошли первые испытания навигатора для дронов, ищущих полезные ископаемые

     Специалисты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) успешно провели первые испытания системы навигации для беспилотных летательных аппаратов, которая позволит создавать дроны для поиска полезных ископаемых, в частности, алмазов и железной руды.
    511
  • 20/01/2021

    Технологию безмазутного розжига котлов ТЭЦ успешно испытали инженеры НГТУ НЭТИ

    15 января 2021 года учёные и инженеры НГТУ НЭТИ и «КОТЭС Инжиниринг» успешно провели испытания электроионизационной технологии безмазутного розжига пылеугольных котлов на огневом стенде мощностью 5 МВт на площадке Института теплофизики СО РАН.
    948
  • 18/05/2021

    Гамма-обсерватория TAIGA. Новый уровень

    Как изучаются самые мощные объекты во Вселенной и какую информацию из космоса несут гамма-кванты, что из себя представляют детекторы, их улавливающие, и на каком уровне находится сегодня развитие крупнейшей в мире гамма-обсерватории TAIGA – подробно об этом рассказали ученые-физики Иркутского государственного университета журналистам региональных и федеральных СМИ.
    1533