Лаборатория «Многомасштабное экспериментальное исследование и моделирование полимерных композитов на основе перспективных термопластов для промышленного применения»

Научные результаты:

1. В лаборатории с использованием широкого спектра экспериментальных и теоретических методов проведено изучение взаимосвязи структуры и свойств нанокомпозитов на основе суперконструкционных термопластичных полимеров различных классов (полиэфиримидов, полиэфирэфиркетона и др.). Синтезированы новые типы полимеров. Разработаны экспериментальные методики получения нанокомпозитов на основе этих термопластов, наполненных углеродными нановолокнами, нанотрубками, графеном, базальтовым волокном и др. наполнителями. Результаты фундаментальных исследований лаборатории имеют большое прикладное значение.

2. Проведено исследование возможности использования асфальтенов в качестве дешевых естественных аналогов углеродных наночастиц в полимерных нанокомпозитах для различных приложений, в том числе, при разработке теплоаккумуляторных батарей. Данное направление связано не только с разработкой эффективных способов энергосбережения, но и с утилизацией компонентов нефти, ухудшающих ее качество и составляющих до 30% состава некоторых российских сортов.

Внедрение результатов исследования:

• Нанокомпозиты оригинального состава, разработанные в лаборатории и защищенные патентом, использовались при разработке технологии изготовления крепежных элементов из полимерных композиционных материалов (ПКМ) для применения в судостроении в рамках государственного контракта с Минпромторгом России (общее финансирование 90 млн руб). 

• В ИВС РАН открыт центр полимерных материалов в судостроении, инициированный проф. Хосе Кенни. В настоящее время ведутся работы по внедрению крепежа повышенной прочности из ПКМ в производство.

Образование и переподготовка кадров:

• Защиты: 4 кандидатских диссертации, 8 выпускных квалификационных работы студентов.
• Сотрудниками лаборатории разработан курс «Компьютерное моделирование полимерных нанокомпозитов», входящий в программу подготовки магистров на физическом факультете Санкт-Петербургского государственного университета.
• С 2014 по 2019 годы на базе лаборатории проводилась международная конференция по термопластичным полимерам, выступавшая в качестве площадки для расширения международного сотрудничества коллектива лаборатории, обмена опытом и наиболее современными научными результатами в области работы лаборатории.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В развитии работ лаборатории по разработке новых композиционным материалов на основе термостойких термопластичных материалов, руководителем лаборатории Х.М. Кенни был разработан проект инжинирингового центра химии материалов для судостроения. В 2019 году на базе лаборатории была открыта первая очередь центра, оснащенная технологическим оборудование для переработки термопластов методов литья под давлением. Данное оборудование является ключевым для внедрения в промышленность материалов, разрабатываемых в лаборатории, и изделий из них, в частности, композитного крепежа.

Другие результаты:

Как часть работы Лаборатории в ИВС РАН ежегодно проводится Международная конференция по термопластичным полимерам, посвященная как результатам работы Лаборатории, так и обмену опытом с приглашенными зарубежными учеными, работающими в области полимерных композиционных материалов. В рамках конференции в 2015 и 2016 годах проводились круглые столы, посвященные переносу результатов научных исследований в область промышленного применения, с участием представителей ведущих российских научно-исследовательских и промышленных организаций.

• Технический университет Эйндховена (Technische Universiteit Eindhoven), Нидерланды; Папский Боливарианский университет (Universidad Pontificia Bolivariana), Колумбия; Институт технологии и нанотехнологии полимеров (ITPN) Национального Совета по науке и технологиям Аргентины (CONICET); Университет Перуджи, Италия; Университет Экстемадуры, Италия: совместные исследования.

• К ключевым российским партнерам лаборатории относятся МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН); Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской академии наук (ИОФХ им. А.Е. Арбузова): реализация крупных научных проектов совместно с указанными организациями, позволившая расширить область выполняемых в лаборатории научных исследований, установить долгосрочные партнерские отношения, продолжающиеся по настоящее время.
  

• Тесное сотрудничество в области подготовки молодых специалистов установлено с Санкт-Петербургским государственным университетом и Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого. Студенты из этих организация выполняют на базе лаборатории выпускные квалификационные работы, зачастую продолжая научно-исследовательскую деятельность в лаборатории после завершения обучения в вузах.