На научно-технологической программе «Большие вызовы» школьники работают над получением полиарилсульфонов — высокопрочных полимеров, которые широко применяются в медицине, авиастроении и системах очистки воды. Импортозамещение и рост высокотехнологичных отраслей ставят перед страной важную задачу — создавать собственные передовые материалы. Именно этой цели отвечает проект. Одна из важнейших задач команды — подобрать условия синтеза, чтобы производить отечественные полиарилсульфоны и создать на их основе мембраны с заданными свойствами.
Полиарилсульфоны относятся к конструкционным пластикам. Они выдерживают высокие температуры, устойчивы к воздействию агрессивных химических веществ и обладают хорошей биосовместимостью. Благодаря этим свойствам их используют для изготовления медицинских инструментов, мембран для гемодиализа (очищение крови от токсинов), элементов авиационной техники и фильтрационных систем.
Как пояснила руководитель проекта, доцент Томского политехнического университета Инженерной школы природных ресурсов Людмила Сорока, к концу программы участники подготовят рекомендации по условиям проведения синтеза полимера с характеристиками, необходимыми для получения мембран.
Во время программы участники проходят практически весь цикл разработки материала. Сначала они изучают существующие методы синтеза, затем самостоятельно собирают лабораторные установки, проводят реакцию, очищают полученный полимер и исследуют его свойства. После этого из наиболее подходящих образцов будут изготовлены первые мембраны, а затем команда оценит их структуру, размеры пор и другие характеристики.
Полиарилсульфоны ценятся за свои свойства и за широкий спектр применения.
«Это очень перспективные полимеры с высокой теплостойкостью, химической стойкостью и биосовместимостью. Их используют в биомедицине, при производстве топливных элементов и системах очистки воды. Сейчас мы получаем первые мембраны и хотим проверить, насколько эффективно они смогут задерживать, например, микропластик. Кроме того, мы будем пробовать модифицировать их свойства, чтобы сделать такие материалы ещё более эффективными», — говорит участник проекта Андрей Башкирцов из Екатеринбурга.
Кристина Васильева из Москвы занимается синтезом и очисткой полиарилсульфонов. Для неё участие в проекте стало возможностью впервые пройти весь путь создания нового материала — от химической реакции до оценки свойств готового изделия.
«Сейчас я очищаю полимер. После синтеза в нём остаются растворимые соли — чтобы от них избавиться, мы действуем поэтапно: сначала растворяем полимер в органическом растворителе, потом осаждаем его в воде, а затем промываем горячей водой — так удаляются все примеси. Когда полимер станет чистым, из него можно будет делать мембраны и изучать их свойства. Больше всего на “Больших вызовах” мне хотелось попробовать себя в органическом синтезе и пройти весь путь создания материала: от идеи и проведения реакции до готового результата и его защиты. Раньше у меня почти не было такого опыта, поэтому для меня это по‑настоящему серьёзный вызов», — рассказывает Кристина Васильева из Москвы.
К концу программы команда планирует определить наиболее эффективные условия синтеза полиарилсульфонов, изготовить опытные образцы мембран и исследовать их свойства. Полученные результаты школьники представят на итоговой защите, а после завершения программы смогут продолжить работу над проектом, выступая с ней на научных конференциях. Если результаты окажутся успешными, исследование может получить продолжение и стать основой для будущих научных публикаций.
