• Главная
  • Статьи
  • Использование полимеров в будущем: перспективы отрасли

Использование полимеров в будущем: перспективы отрасли

Услышав слово «полимер», многие представляют пластмассу, резину, каучук и прочие синтетические материалы. Однако подобное представление слишком узко и не отображает всего разнообразия данной группы веществ. Простым языком, полимеры — это химические соединения, состоящие из повторяющихся групп молекул. Существуют синтетические (каучук, полиэтилен, поливинилхлорид и пр.) и органические (белки, полисахариды, РНК и пр.) полимеры. Сегодня искусственно созданные материалы используют практически везде — от сферы развлечений и отдыха до медицины и промышленности. Тем не менее, подобное распространение полимеров — только начало. У данной области есть огромный потенциал для развития.

Современные направления и проблемы отрасли

Изучением полимеров занимается около 60 % химиков всего мира. На сегодня возможно создание синтетических материалов различного типа, но все они уступают органическим, так как имеют однотипную структуру — звенья одной формы, связанные между собой. Тогда как органические соединения включают в себя элементы различных типов.

В наши дни происходит переход от производства конструкционных полимеров к созданию функциональных, т. е. таких, которые способны выполнять определенные действия. Главная проблема, которую предстоит разрешить ученым — образование сложных структур, которые имитируют органические соединения.

Одной из проблем отрасли является экология процесса производства полимеров. Сегодня данная сфера достаточно сильно загрязняет окружающую среду, так как требует использование бензола, ацетона и других растворителей. В середине прошлого века появилась новая технология, основанная на использовании углекислого газа. CO2 нагревают до 35 °С и помещают под давление в несколько сотен атмосфер. Находясь в таких условиях, он становится хорошим растворителем для множества соединений. Сегодня подобную технологию используют для очистки веществ.

Российские ученые делают разработки в области «зеленой химии», основанные на использовании углекислого газа. Он позволит создавать биосовместимые полимерные протезы для людей, безопасно производить продукцию из поливинилхлорида, полиэтилена, полипропилена. Однако для этого необходимо научиться вводить CO2, находящийся в критических условиях, в готовые материалы.

Полимеры сделают фантастику реальностью

Сфера производства полимеров только начинает развиваться и её будущее — функциональные материалы. Вот два примера использования, которые предсказывают ученые уже сегодня:

  1. Медицина — «умные» лекарства. Современные медикаменты обладают побочными эффектами. Борясь с болезнью, они одновременно вредят различным органам (почкам, печени, сердцу). Создание полимеров, способных заставить работать медикаменты выборочно, изменят подход к лечению, сделают лекарства более безопасными.
  2. Биоразлагаемая упаковка. Синтетические полимеры обладают очень длительным периодом полураспада (в среднем, он составляет 300 лет). Искусственно получаемые материалы, которые способны разлагаться на безопасные составляющие, позволят значительно улучшить экологию мира.

Будущее сегодня

Сфера производства полимеров только начинает развиваться и её будущее — функциональные материалы. Они будут менять свои свойства, размеры, форму, в зависимости от внешних обстоятельств. Уже сегодня существует ряд успешно применяемых разработок. Самый простой пример функционального полимера — гель, который применяют в подгузниках. Качественный материал способен впитывать влагу объемом в сотни раз больше собственного. Это происходит как раз из-за того, что порошок полимерного геля изменяет свои свойства при взаимодействии с влагой.

Существуют и более масштабные разработки:

  • Гелевая пломба для воды (разработана на физическом факультете МГУ) — материал превращается в гель при контакте с жидкостью. Используется в сфере нефтедобычи для отделения воды от нефти.
  • Системы для направленной доставки лекарств. Медикаменты заключаются в оболочку, которая растворяется при определенных условиях. Это позволяет сделать их более эффективными и доставлять все лекарство в необходимую область организма — желудок, кровь и пр.
  • Биоразлагаемая упаковка. Сегодня существуют упаковочные материалы, которые распадаются на естественные составляющие, но они обладают рядом недостатков, которые предстоит устранить.
  • Краска. Сегодня на рынке в широком ассортименте представлены твердые концентраты Masterbatch, позволяющие контролировать получать цвет, точно соответствующий желаемому, просто контролируя порцию растворителя. Существуют также качественные перламутровые красители, обладающие высокими характеристиками.