Ученые раскрыли механизм создания силоксановых аэрогелей для медицины и авиации

Химики Института элементоорганических соединений имени А Н Несмеянова РАН с коллегами впервые синтезировали пористый материал на основе органосилоксанов который может стать платформой для многоразовых катализаторов датчиков влажности и сорбентов Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда Силоксаны кремнийорганические соединения отличающиеся высокой термической стабильностью от 100 C до 500 C водоотталкивающими свойствами и биосовместимостью Ученые предложили использовать их в качестве строительных блоков металл органических каркасов MOF чтобы перенести эти свойства на пористые материалы нового поколения В качестве исходного компонента исследователи применили симметричную кремнийорганическую кислоту с кольцом Si O в центре с одной стороны молекула содержит кислотные группы для координации с ионами металлов с другой гидрофобные кремнийорганические фрагменты Комбинируя ее с различными металлами ученые получили серию металл органических каркасов Одним из важных результатов стало получение медь содержащего материала с уникальным комплексом свойств При простом смешении спиртовых растворов соли меди и кремнийорганической кислоты образуется ультралегкий бирюзовый порошок металл органический аэрогель с плотностью в 100 раз ниже плотности воды Аэрогель стабилен при нагревании и обратимо меняет цвет при 80 C из за потери и повторного присоединения молекул воды Это свойство позволяет использовать его для визуального контроля влажности в том числе в упаковке чувствительных к влаге материалов Кроме того материал может служить многоразовым катализатором различных химических реакций В дальнейшем мы планируем продолжать исследования посвященные металл органическим каркасам на основе кремнийорганических соединений Будут получены новые материалы и исследованы их свойства а также разработаны решения для более тонкой настройки их характеристик Мы надеемся что это повысит эффективность наших материалов и позволит перейти к решению более масштабных прикладных проблем например очистки промышленных стоков или сбора влаги в засушливых условиях рассказывает руководитель проекта поддержанного грантом РНФ Ашот Арзуманян кандидат химических наук заведующий лабораторией функциональных элементоорганических соединений ИНЭОС РАН Результаты опубликованы в Inorganic Chemistry Frontiers Подробнее в материале ТАСС РНФ Телеграм ВКонтакте MAX новостинауки РНФ химия

Ученые выяснили как получают аэрогели для медицины и авиации Силоксановые аэрогели используются в устройствах для сбора опасных химических веществ в системах доставки лекарств и в качестве теплоизоляторов на космических кораблях и в строительных материалах Ученые из Института элементоорганических соединений имени А Н Несмеянова РАН Москва Института органической химии имени Н Д Зелинского РАН Москва и Института нефтехимического синтеза имени А В Топчиева РАН Москва впервые исследовали механизм таких процессов с фазовыми переходами в рамках одной и той же реакционной смеси Прочитать об исследовании можно тут Результаты опубликованы в журнале Macromolecular Rapid Communications Фото Дмитрий Холодков Подписывайтесь на проект Менделеевская карта в MAX здорово

Химики из Института элементоорганических соединений имени А Н Несмеянова РАН совместно с коллегами из ИОХ имени Н Д Зелинского РАН и ИНХС имени А В Топчиева РАН раскрыли механизм образования силоксановых аэрогелей сверхлегких материалов на 95 99 состоящих из воздуха Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда Силоксановые аэрогели применяются в системах доставки лекарств в устройствах для улавливания опасных химических веществ а также как тепло и электроизоляторы в строительстве и авиакосмической технике Обычно их получают методом золь гель синтеза однако провести реакцию так чтобы получить материал со строго необходимыми свойствами сложно Поэтому ученые пытаются понять как происходят переходы между разными состояниями вещества чтобы направлять процесс в нужное русло Исследователи впервые проследили весь многоступенчатый процесс в одной и той же смеси Для этого они замораживали реакцию при 80 C на разных стадиях фиксируя промежуточные состояния а затем размораживали образцы позволяя процессу продолжиться Такой подход позволил поэтапно изучить как формируется будущий каркас аэрогеля Показано что сначала молекулы реагентов под действием катализатора образуют ветвящиеся цепочки которые затем собираются в наночастицы размером 5 10 нм Эти частицы растут поглощая более мелкие фрагменты и постепенно увеличивают вязкость системы На последних этапах образования геля наночастицы связались между собой и сформировали прочную трехмерную сеть С помощью специальной сушки авторы убрали из полученного геля растворители и катализатор тем самым получив легкий пористый материал аэрогель Предложенный подход можно использовать для изучения других сложных и многофазных процессов Понимая роль промежуточных соединений на каждой стадии этой реакции мы сможем создавать аэрогели с заранее заданными свойствами в частности пористостью и прочностью Этого можно добиться например меняя количество катализатора воды и растворителя а также температуру проведения реакции на определенном этапе В дальнейшем мы планируем применить эти знания для получения отталкивающих воду и гибких стабильных аэрогелей рассказывает руководитель проекта поддержанного грантом РНФ Ирина Гончарова кандидат химических наук научный сотрудник лаборатории функциональных элементоорганических соединений ИНЭОС РАН Результаты опубликованы в журнале Macromolecular Rapid Communications Подробнее на сайте Российского научного фонда РНФ Телеграм ВКонтакте MAX новостинауки РНФ химия

Самые лёгкие современные материалы это силоксановые аэрогели Они содержат атомы кремния кислорода и благодаря высокой пористости на 95 99 состоят из воздуха Применяют аэрогели в химическом оборудовании в системах доставки лекарств и как теплоизоляторы космических кораблей Московские учёные описали процесс гель золь синтеза этих удивительных материалов Чтобы проследить фазовые переходы на разных этапах синтеза реакционную смесь последовательно замораживали до 80 C фиксируя происходящие изменения и наблюдая постепенное формирование каркаса аэрогеля Полученные данные помогут создавать новые материалы например отталкивающие воду или гибкие стабильные аэрогели сообщили исследователи Подробнее об этой работе читайте на сайте Наука рф Десятилетиенауки