Карта сайта Карта сайта
Лаборатория № 19 - физической химии полимеров - подробнее Лаборатория № 19 - физической химии полимеров - подробнее


1. Основные направления деятельности
2. Текущие проекты, гранты
3. Достижения, награды
4. Участие в выставках
5. Публикации
6. Методы исследования
7.Оборудование

Основные направления научной деятельности

Лаборатория физической химии полимеров создана в 1961 году. В течение 28 лет ее возглавлял профессор С.Я.Френкель (см. ниже посвященную ему персональную страницу). 

В настоящее время заведующим лабораторией является доктор физико-математических наук Г.К.Ельяшевич. 

Основным направлением работы лаборатории в настоящее время является разработка фундаментальных принципов формирования новых полимерных мембранных, сорбционных и анизотропных систем различного назначения и исследование их структуры и физико-химических свойств. 

Научное направление лаборатории может быть представлено как состоящее из следующих разделов: 

реологические исследования растворов полимеров /1-6/; 

разработка принципов формирования новых мембранных систем /7-13/; 

создание новых материалов на основе целлюлозы, включая синтетические полимерные биологически активные вещества и белки /14-15/; 

исследование структуры целлюлоз эволюционно различных источников, и создание первапорационных мембран на их основе /16/; 

изучение надмолекулярной структуры различных полимеров и определение их механических динамических характеристик /17/. 

Текущие проекты, гранты

  1. Грант РФФИ № 07-03-00177 (2007-2009): Изотропные и ориентированные полимерные системы, обладающие электропроводящими и пьезоэлектрическими свойствами, на основе гидрогелей и пористых пленок. (Руководитель – Г.К.Ельяшевич).
  2. Грант № 03-03-06054 конкурса РФФИ для молодых ученых, аспирантов и студентов (Конкурс МАС-2003). (совместно с грантом РФФИ № 07-03-00177) Ответственный исполнитель - И.С.Курындин.
  3. Грант РФФИ № 06-08-00195 (2006 -2008): Кинетика фазовых переходов в многокомпонентных жидкокристаллических системах. (Руководитель С.В. Бронников)
  4. Грант РФФИ № 07-03-91681-РА (совместно с Румынской академией) (2007 -2008): Синтез и исследование новых полимерных и супрамолекулярных структур. (Руководитель С.В. Бронников)
  5. Грант РФФИ № 06-03-32493. Руководитель - А.М.Тойкка (Кафедра химической термодинамики и кинетики СПбГУ), исполнитель от ИВС РАН – Г.А.Полоцкая.
  6. Проект по межакадемическому соглашению с Институтом макромолекулярной химии Академии наук Чешской Республики 2006-2008: Наноразмерные структурные формы электроактивных полимеров в многокомпонентных системах на пористых пленках полиэтилена и поливинилиденфторида. (Руководитель от ИВС РАН – Г.К.Ельяшевич)
  7. Проект по межакадемическому соглашению с Институтом макромолекулярной химии Академии наук Чешской Республики 2006-2008: Мембраны на основе модифицированных полигетероариленов. (Руководитель от ИВС РАН – Г.А.Полоцкая)
  8. Проект по межакадемическому соглашению с Институтом полимеров Словацкой Академии наук 2007-2009: Полимерная матрица полиэтиленовых пористых пленок, модифицированная плазменным разрядом. (Руководитель от ИВС РАН – Г.К.Ельяшевич)
  9. Программа фундаментальных исследований Российской академии наук, Отделения химии и наук о материалах “Синтез и исследование новых полимерных систем, содержащих полисопряженные полимеры и обладающих полупроводниковыми и электропроводящими свойствами”, направление “Электропроводящие и электроактивные полимеры” (2003-2005).
  10. Программа фундаментальных исследований Отделения химии и наук о материалах РАН «Создание и изучение макромолекул и макромолекулярных структур новых поколений», направление «Электропроводящие и электроактивные полимеры» (2006-2007 гг.).
     

Награды

1. Смирнов М.А. Победитель конкурсов молодых ученых и аспирантов ИВС РАН 2005 и 2006 годов. 

2. Дмитриев И.Ю. Победитель конкурсов молодых ученых и аспирантов ИВС РАН 2005 и 2006 годов.
 

Участие в выставках

Хрипунов А.К. Диплом 1-ой степени с вручением золотой медали на Международной выставке – конгрессе « Высокие технологии, инновации, инвестиции», Санкт-Петербург, 2 – 5 октября 2007 г. за разработку: «Современные нанотехнологии на основе целлюлозы» в номинации: «Лучший инновационный проект в области новых материалов и химических продуктов».

 

Публикации

  1. Ю.В.Бресткин, С.Я.Френкель, "Неравновесный фазовый переход клубок-развернутая цепь в продольном поле", Высокомолек. cоед., А37 (8), 1319 (1995).
  2. T.Budtova, I.Suleimenov, "Physical principles of using polyelectrolyte hydrogels for purifying and enrichment technologies", J. Appl. Polym. Sci., 57, 1653 (1995).
  3. Карпов Е.А., Лаврентьев В.К., Розова Е.Ю., Ельяшевич Г.К. "Изменение структуры и механических свойств жесткоэластических образцов полиэтилена при отжиге."Высокомолек.соедин.,37А, №12, 2035-2042 (1995).
  4. Bronnikov S.V., Vettegren V.I., Frenkel S.Y. Kinetics of deformation and relaxation in highly oriented polymers. Adv. Polymer Sci., 1996, v.125, pp. 103-146.
  5. Т.В.Будтова, И.Э.Сулейменов, С.Я.Френкель. "Сильнонабухающие полимерные гидрогели - некоторые современные проблемы и перспективы", обзор, Журнал прикладной химии, 70, 529 (1997).
  6. Розова Е.Ю., Полоцкая Г.А., Козлов А.Г., Ельяшевич Г.К., Блега М., Кудела В. "Исследование свойств слоев полипиррола на микропористой пленке из полиэтилена." Высокомолек.соедин., 40А, №6, 914-920 (1998)
  7. Г.К.Ельяшевич,А.Г.Козлов,Е.Ю.Розова. Оценка размеров сквозных каналов в микропористых пленках из полиэтилена. Высокомол.соедин., сер.А, 1998, т.40, № 6, с. 956-963.
  8. Kotel'nikova N.E., Hou Jungfa, Li Shuxiu, Song Jie, Wang Fuxiang, Panarin E.F.,Kudina N.P. "Comparative Study of a catapol adsorption on samples of microcrystalline cellulose of various natural origins", J.Cellulose Sci.Technology, 7, №2, 48-59 (1999).
  9. Н.Г.Бельникевич, Т.В.Будтова, О.В.Николаева, С.А.Веснеболоцкая. «О корректности использования вискозиметрии как теста на комплексообразование в смесях полимеров», Высокомолекулярные соединения, Б –44, №2, с. 341 – 346 (2002)
  10. G.K.Elyashevich, V.K.Lavrentyev, I.S.Kuryndin, E.Yu.Rosova. Properties of polymer conducting thin layers on the surface of microporous polyethylene films. Synth.Met., 2001, v.119, p.277-278.
  11. Г.К.Ельяшевич, Ю.Н.Сазанов, Е.Ю.Розова, В.К.Лаврентьев, И.С.Курындин, О.Е.Праслова, Г.Н.Федорова. Термостабильность микропористых пленок полиэтилена с проводящим слоем полипиррола. Высокомол.соедин., 2001, т.43А, № 9, с. 1548-1554.
  12. D.V.Andreeva, Z.Pientka, L.Brozova, M.Bleha, G.A.Polotskaya, G.K.Elyashevich. Effect of polymerization conditions of pyrrole on formation, structure and properties of high gas separation thin solid films. Thin Solid Films, 2002, v. 405, N1-2, p.231-246.
  13. G.K.Elyashevich, I.S.Kuryndin, E.Yu.Rosova. Composite memeranes with conducting polymer microtubules as mew electroactive and transport systems. Polym.for Advanced Technologies 2002, v.13, № 10-12, p. 725-736.
  14. Н.Е. Котельникова, В. Н. Демидов, Г. Вегенер, Е. Виндайзен. Механизм диффузионно-восстановительного взаимодействия микрокристаллической целлюлозы с ионами серебра. Журн. общей химии, 2003, т. 73, № 3, с. 456-446.
  15. Bronnikov S., Sukhanova T. Statistical analysis of micro-domain ensembles at the surface of polyamic films during their conversion to polyimide // Phys. Chem. Chem. Phys., 2003, v.5, N19, p.4252-4257.
  16. Е.Ю.Розова, И.С.Курындин, Н.В.Боброва, Г.К.Ельяшевич. Новые многослойные электроактивные полимерные композиционные системы. Высокомол. соедин., 2004, т.46Б, № 5, с.923-927.
  17. A.L.Buyanov, L.G.Revel’skaya, E.Yu.Rosova, G.K.Elyashevich. Swelling behavior and pervaporation properties of new composite polyethylene-polyacrylic acid hydrogel membranes. J.Appl.Pol.Sci., 2004, v.94, № 4, p. 1461-1465
  18. N.E. Kotelnikova, S.A. Michailova, E.N. Vlasova. Immobilization of complexes of proteolytic ferments trypsin and ?-chymotrypsin with water to cellulose. Macromol. Symp. 210, Wiley-VCH Reactive Polymers 2003, Germany, 2004, pp. 437-445.
  19. М. А. Смирнов Н. В. Боброва Z.Pientka Г. К. Ельяшевич. Высокопроводящие слои полипиррола на пористой полиэтиленовой пленке. Высокомол. соедин., 2005, т.47А, № 7, с. 1231-1236.
  20. G.A.Polotskaya, M.Ya.Goikhman, I.V.Podeshvo, V.V.Kudryavtsev, Z.Pientka, L.Brozova, M.Bleha. Gas transport properties of polybenzoxazinoneimides and their prepolymers. Polymer, 2005. V.46. P.3730-3736.
  21. Дмитриев И.С., Лаврентьев В.К., Ельяшевич Г.К. Полиморфные превращения в пленках поливинилиденфторида под влиянием ориентирующих воздействий. Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2006. Т. 48. № 3. С. 447-453.
  22. А.Л.Буянов, Л.Г.Ревельская, Н.В.Боброва, Ельяшевич Г.К. Новые композиционные мембраны на основе сшитой полиакриловой кислоты и пористых полиэтиленовых пленок. Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2006, Т.48, № 7,С. 1135-1142.
  23. Гофман И.В., Буянов А.Л., Хрипунов А.К., Ревельская Л.Г., Ткаченко А.А., Парамонов Б.A. Полимерные композиции на основе целлюлозы acetobacter xylinum и синтетических полимеров: функциональные свойства и перспективы применения в медицине. Материалы. Технологии. Инструменты. 2006. Т. 11. № 1. С. 35-41.
  24. Polotskaya G.A., Penkova A.V., Toikka A.M. Fullerene-containing polyphenylene oxide membranes for pervaporation. Desalination. 2006. V. 200. № 1-3. P. 400-402.
  25. Хрипунов А.К., Ткаченко А.А., Баклагина Ю.Г., Боровикова Л.Н., Нилова В.К., Смыслов Р.Ю., Клечковская В.В., Матвеева Н.А., Волков А.Я., Лаврентьев В.К., Вылегжанина М.Э., Суханова Т.Е. Формирование композита на основе комплекса наночастиц Se0, стабилизированных поливинилпирролидоном, и гель-плёнок целлюлозы Actetobacter xylinum. Журнал прикладной химии. 2007, Т.80, Вып.9, С.1516-1524.
  26. Shibaev V.P., Bobrovskii A., Elyashevich G.K., Shimkins F., Shirinyan V. Photo-optical properties of polymer composites based on stretched porous polyethylene filled with photoactive cholesteric liquid crystal. Liquid Crystals, 2007, v.34, No.7, p.791-797.
  27. Bronnikov S., Sukhanova T. Kinetics of the thermally induced curing to polymer via statistical analysis of TEM-images. Journal of Non-Crystalline Solids. 2007. V.353. N2, P. 200-204.
  28. Kotelnikova N., Vainio U., Pirkkalainen K., Serimaa R. Novel approaches to metallization of cellulose by reduction of cellulose-incorporated copper and nickel ions. Macromol. Symposia. 2007. V. 254. P. 74-79.
  29. Dmitriev I., Bukosek V., Lavrentyev V., Elyashevich G. Structure and Deformational Behavior of Poly(vinylidene fluoride) Hard Elastic Films. Acta Chimica Slovenica. 2007. V.54. p. 784-791.
  30. Elyashevich G.K., Smirnov M.A., Kuryndin I.S., Nikitin L.N., Bukalov S.S., Khokhlov A.R.Conducting composite systems prepared via polypyrrole synthesis on microporous polyethylene films. "Chemistry as Music" (Ed.by G.E. Zaikov, Nova Science Publ., New York, ISBN 1-60021-894-6 ), 2007.Iss.12. Chap.2. p 17-37.
  31. Забивалова Н.М., Бочек А.М., Волчек Б.З., Власова Е.Н., Калюжная Л.М. Смешанные эфиры целлюлозы, содержащие карбонильные и амидные группы. Химическая технология, 2007, т.8, №4, с.172-176.

Патенты

  1. Г.К.Ельяшевич, Е.Ю.Розова, Е.А.Карпов. Микропористая полиэтиленовая пленка и способ ее получения. Патент Российской Федерации №2140936 приоритет от 15.04.97.
  2. Г.К.Ельяшевич, Полоцкая Г.А., Козлов А.Г., Господинова Н.П. Электропроводящая композиционная полимерная мембрана. Патент Росссийской Федерации №97116641/28(017368), приоритет от 01.10.97.
  3. А.К.Хрипунов, А.А.Ткаченко .Состав питательной среды культивирования Acetobacter Xylinum для получения бактериальной целлюлозы (варианты). Патент № 2141530 от 20 ноября 1999г.
  4. А.К. Хрипунов, А.А.Ткаченко. Патент РФ №2189394 "Состав питательной среды культивирования Acetobacter xylinum для получения бактериальной целлюлозы (варианты)" от 20 сентября 2002 г.


 

Методы исследования

1.Метод фильтрационной порометрии.

Этот метод позволяет определять размер сквозных пор в пористых пленках по протеканию жидкости через фильтрационную ячейку. Он является неразрушающим, не требует специального препарирования образцов, и полученные этим методом результаты характеризуют только сквозные каналы; причем эксперимент проводится в условиях, подобных тем, при которых обычно используют микрофильтрационные мембраны. 

В основе метода лежит измерение потока жидкости, не смачивающей мембрану, как функции давления, прикладываемого с помощью газа (например, воздуха) для продавливания жидкости в поры. Жидкость, смачивающая мембрану без приложения какого-либо давления (так называемая спонтанно смачивающая жидкость) может протекать через каналы любых размеров, так что при приложении давления поток жидкости линейно увеличивается с давлением. Несмачивающая жидкость первоначально, когда все поры мембраны сухие, образует мениск на входе в каждую пору; приложение давления, ниже некоторого минимального значения, также не приводит к возникновению потока через мембрану. При увеличении давления до некоторого значения Pmin сначала становятся протекаемыми поры наибольшего размера, и поток жидкости через эти поры может быть измерен при данном давлении. Когда давление увеличивается, все более мелкие поры последовательно становятся проницаемыми для данной жидкости до тех пор, пока при некотором давлении Pmax вся мембрана не станет протекаемой – при более высоких давления дополнительные поры уже не открываются. 

Графическая обработка кривой зависимости потока жидкости от давления позволяет получить распределение по размерам пор.

2. Метод определения электрохимических характеристик ион-селективных мембран.

Для измерения электрического сопротивления мембран в растворах электролитов используется двухкамерная ячейка с платиновыми и каломельными электродами. Ячейка имеет конические внутренние камеры, между которыми помещается мембрана. Измерения проводятся в постоянном и переменном токе при постоянном перемешивании и термостатировании. Для измерений сопротивления в переменном токе используются платиновые электроды, в постоянном – каломельные. Измерения проводятся с помощью прибора inoLab Cond level 1(WTW GMBH, Germany). Сопротивление мембраны рассчитывается по разности значений сопротивления ячейки с мембраной и без нее. 

Метод позволяет определить концентрационный потенциал и ионную селективность мембран.

3. Метод измерения диффузионной проницаемости мембран.

Используется двухкамерная термостатируемая ячейка, в которой камеры разделяются мембраной. Одна камера заполняется питающим раствором (HCl, KCl или NaOH), другая (приемная) – дистиллированной водой. Изменения pH в питающей камере измеряются стеклянным электродом и pH-метром (Radiometer, Denmark), а проводимость – проводящим электродом и прибором inoLab Cond level 1(WTW GMBH, Germany). Коэффициент проницаемости P рассчитывается по потоку электролита на стадии стационарного диффузионного транспорта по уравнению Фика.

4. Метод измерения степени разворачивания макромолекул в продольном потоке.

Метод позволяет определить степень развернутости и время конформационной релаксации макромолекул и оценить влияние молекулярной массы, жесткости цепи, вязкости растворителя на указанные характеристики. 

Используется установка для генерирования продольного гидродинамического поля в зазоре между соосными капиллярами. При некотором критическом градиенте скорости течения раствора Gcr возникает оптически анизотропная область в виде светящегося шнура, что соответствует переходу макромолекул из клубкообразной конформации в развернутую. Возникающее двулучепреломление (ДЛП) измеряют по разности фаз ? обыкновенной и необыкновенной поляризованных световых волн, распространяющихся вдоль диаметра шнура. 

Оптическая часть установки содержит ртутную лампу (источник света), светофильтры для выделения излучения с длиной волн λ = 541 нм, пленочные дихроичные поляризатор и анализатор, пластинку ?/4 и микроскоп с окуляр-микрометром. Разность фаз ? определяется по углу вращения анализатора ?? от исходного положения до положения, соответствующего равной освещенности середины шнура и недвулучепреломляющей области раствора: ?=4??. 

Степень развернутости макромолекул оценивают по величине ДЛП, которое рассчитывают как ?n = ? ?/ 2?d, где d – диаметр капилляра.

5. Метод определения степени набухания сетчатых полимеров. Установка для измерения набухания сетчатых полимеров в водных растворах позволяет в автоматическом режиме получать зависимости количества жидкости, поглощенной сетчатым полимером, от времени и определять величины равновесного набухания. Работа установки основана на периодическом автоматическом измерении избыточного объема жидкости, не поглощенной образцом. Масса образца, необходимая для измерения, находится в пределах от 1 до 100 мг в зависимости от степени набухания. Измеряемый диапазон степеней набухания 10-1000 г/г с погрешностью 10%.

6. Статический метод измерения пьезоэффекта в полимерных пленках.

Для измерения пьезоэффекта в пленках на их поверхности наносят слои электродов, которые подключают к вольтметру (рис.). К концам пленки прикладывают напряжение и измеряют разность потенциалов, возникающую на поверхностях.
 

Оборудование

1. Сорбтометр-М, Институт катализа РАН, Россия 

2. Импедансметр, ООО «Элинс», Россия