Российские ученые придумали, как продлить срок хранения продуктов
Ученые КБГУ разработали модель расчета газопроницаемости полимеров, которая может быть использована для создания новых упаковочных материалов и покрытий, защищающих металл от коррозии. Результаты исследования опубликованы в журнале "Известия Кабардино-Балкарского государственного университета", пишет РИА Новости.
Полимеры активно применяются в производстве упаковки для продуктов питания и защитных покрытий для металлических изделий. Однако многие из них пропускают газы и влагу, что негативно сказывается на сроке хранения продуктов и вызывает окисление металлов. Для уменьшения газопроницаемости в полимеры добавляют наночастицы. Эти частицы создают в материале сложные пути для прохождения газа, и чем их больше, тем труднее газу проникнуть внутрь.
В сотрудничестве с учеными из Дагестанского государственного педагогического университета имени Р. Гамзатова и Российского государственного университета туризма и сервиса исследователи КБГУ установили, что на газопроницаемость также влияет аффинность компонентов — прочность связи между наночастицами и полимером. Чем меньше частицы и чем более равномерно они распределены в материале, тем сильнее этот эффект.
"Для исследования мы использовали поликарбонат на основе бисфенола А в качестве матричного полимера, а в качестве наполнителя — графит и термически восстановленный графен. Образцы получили смешиванием компонентов в расплаве. Методом фрактального анализа мы описали зависимость фактора извилистости — параметра, показывающего, насколько сложен путь газа через материал, — от степени аффинности структуры", — прокомментировал кандидат химических наук, старший научный сотрудник Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Игорь Долбин.
По его мнению, при полном структурном сходстве компонентов относительная газопроницаемость материала зависит исключительно от содержания частиц. В случае уменьшения сродства газопроницаемость композита становится ниже, чем у чистого полимера. Долбин подчеркнул, что степень сцепления частиц с полимерной матрицей напрямую влияет на величину снижения газопроницаемости.
Кроме того, ученые разработали эмпирические уравнения, которые описывают эту зависимость. Разница между экспериментальными и теоретическими результатами составила примерно 6–7%, что соответствует погрешности измерений.
"Полученные результаты позволяют теоретически предсказывать свойства полимерных материалов и планировать эксперименты по получению готового продукта, что снижает энерго- и трудозатраты на предварительных этапах. Модель можно применять и к другим классам полимеров и композитов, внося необходимые поправки", — пояснил кандидат химических наук.
В будущем ученые намерены продолжить работу над повышением газонепроницаемости полимерных материалов с целью их последующего применения в промышленности.