Государственное задание

Научно - исследовательская работа в рамках государственного задания в сфере научной деятельности

«Оптимизация структуры и свойств функциональных полимерных наноматериалов на основе математического моделирования, системного анализа и компьютерного прогнозирования их деформационных, релаксационных и восстановительных характеристик» № 2014/186 проект 156. (2014-2016 гг.). Лаборатория информационных технологий

Основные задачи участия:

Разработка комплекса методов исследования, математического моделирования, системного анализа и компьютерного прогнозирования деформационных, релаксационных и восстановительных свойств функциональных полимерных наноматериалов с последующей разработкой и применением критериев оптимизации структуры и свойств указанных материалов, применяемых в различных отраслях техники.

Достигнутые результаты:

• разработанный комплекс методик, алгоритмов и программ для ЭВМ по расчету релаксационных, деформационных и восстановительных процессов функциональных полимерных наноматериалов, который будет использоваться для исследования релаксационных, деформационных и восстановительных процессов функциональных полимерных наноматериалов, применяемых в различных областях техники;
• разработанный комплекс методик, алгоритмов и программ для ЭВМ по расчету релаксационных, деформационных и восстановительных процессов функциональных полимерных наноматериалов, который будет использоваться в учебном процессе при проведении лабораторных работ по дисциплинам, включающим в себя изучение структурных свойств текстильных материалов.

«Мониторинг компонентного состава и исследование физико-химических основ обезвреживания техногенных образований» № 2014/186 проект 2094. (2014-2016 гг.). Лаборатория экологической химии и биотехнологии

Основные задачи участия:

Изучение компонентного состава объектов исследования для оценки наличия полезных компонентов для использования отходов в сельском и садово-парковом хозяйстве, а также загрязнений – тяжелых металлов.

Достигнутые результаты:

• установлены общие закономерности распределения тяжелых металлов по компонентам объектов исследования;
• проведен сравнительный анализ составов отходов из различных источников;
• получены рациональные параметры получения фотокатализаторов;
• изготовлены образцы фотокатализаторов, содержащие оксид титана и оксид меди;
• получены новые знания в области извлечения тяжелых металлов из компостов твердых бытовых отходов;
• изучен механизм извлечения тяжелых металлов из твердых и квазитвердых отходов;
• предложены принципиальные технологические решения по трансформации отходов в безопасные и утилизируемые продукты.

«Разработка наукоемких технологий получения текстильных функциональных нанокомпозитов, обладающих комплексом регулируемых физико-механических свойств» № 2014/186 проект 2040. (2014-2016 гг.). Лаборатория механики ориентированных полимеров

Основные задачи участия:

Разработка научной концепции технологии производства новых видов текстильных функциональных нанокомпозитов, полученных на основе полимерной волокнообразующей матрицы и различных видов углеродных нано-наполнителей.

Достигнутые результаты:

• установлены параметры оптимальной технологии изготовления текстильных функциональных нанокомпозитов с углеродными нанонаполнителями, обеспечивающей получение материала с комплексом регулируемых физико-механических свойств;
• создан модельный ряд функциональных композиционных материалов с регулируемыми физико-механическими свойствами с использованием современных углеродных нанонаполнителей;
• построенные математические и имитационные модели должны надёжно прогнозировать электрофизические и релаксационные свойства функциональных нанокомпозитов;
• разработана научная концепция создания структур текстильных функциональных нанокомпозитов;
• представлены предложения и рекомендации по дальнейшему исследованию и внедрению разработанных текстильных нанокомпозитов.

«Разработка фундаментальных и прикладных основ получения наноструктурных, полимерных и композиционных материалов со специальными свойствами» № 2014/186 проект 2233. (2014-2016 гг.). Лаборатория полимерных волокнистых и композиционных материалов специального назначения

Основные задачи участия:

Разработка теоретических и прикладных основ технологий наноструктурных, полимерных и композиционных материалов со специальными свойствами.

Достигнутые результаты:

• разработана технология получения многофункциональных нанокомпозитов для решения экологических задач;
• создана лабораторная опытная установка для получения многофункциональных нанокомпозитов;
• получены композиционные материалы для очистки водных поверхностей от радионуклидов, тяжелых и щелочно-земельных металлов, от нефти и нефтепродуктов и других токсичных загрязнений;
• наноструктурные пленочные сорбенты на основе ферроцианида никеля, получаемые на лабораторной опытной установке, могут быть использованы как для обработки радиоактивных водных сред в емкостях хранения жидких радиоактивных отходов (ЖРО), так и в процессе эксплуатации энергетических установок;
• многофункциональные композиты могут быть использованы для решения экологических задач, а именно, для очистки водных поверхностей от радионуклидов, тяжелых и щелочно-земельных металлов, от нефти и нефтепродуктов и других токсичных загрязнений.

«Разработка неразрушающих методов анализа бумаги с целью развития способов реставрации документов» Тема №10.6052.2017/БЧ (2017-2019 гг). Кафедра технологии целлюлозы и композиционных материалов Высшей школы технологии и энергетики СПбГУПТД

Основные задачи участия:

Разработка технологии восстановления недостающих частей документов, обеспечивающая сохранность ветхих листов и текста, выполненного водостойкими чернилами, а также развитие быстрого метода анализа бумаги на основе ИК-спектроскопии отражения.

Достигнутые результаты:

• методом аэродинамического формования отреставрированы модельные документы и листы печатной книги ХIX века;
• проведено сравнение прочностных показателей отреставрированного и исходного листов;
• отмечено повышение ряда показателей механической прочности бумаги в процессе реставрации;
• оптические свойства листов книги до и после реставрации свидетельствуют об осветлении и обеспыливании реставрируемых листов;
• изменение цвета реставрируемого образца после восполнения несущественное и связано с удалением определенного количества загрязнений, что способствует обеспечению сохранности документа;
• рельеф поверхности бумаги после восполнения утраченной части листа практически не изменяется, что свидетельствует о сохранении структуры листа в процессе реставрации;
• отмечена возможность применения аэродинамического метода восполнения утраченных частей листов документов в практической реставрации;
• разработан композиционный состав и режим формования двух видов реставрационной бумаги;
• дана сравнительная оценка свойств реставрационной бумаги, изготовленной традиционным и аэродинамическим методами;
• показана возможность изготовления определенных видов реставрационной бумаги из беленой сульфатной хвойной целлюлозы методом аэродинамического формования;
• отработан технологический режим изготовления многослойных образцов и способ введения распушенной целлюлозы в качестве одного из слоев изделия;
• впервые предложен метод исследования структуры многослойных видов бумаги с применением обработки изображения поперечного среза, полученного с помощью ионной резки;
• графическая обработка и анализ поперечного среза позволили установить границы слоев, определить площади областей среза волокон, фибрилляцию, оценить равномерность распределения наполнителя, пор, а также линии контакта волокон в каждом слое и линии контакта стенок волокна;
• выявлены изменения в ИК-спектрах отражения современной офисной бумаги при искусственном старении.

Создание альтернативных материалов для химической технологии, ресурсосбережения и охраны окружающей среды на основе природных и синтетических полимеров. Тема 4.5718.2017/БЧ (2017-2019 гг) Лаборатория физической химии природных полимеров

Основные задачи участия:

Создание фундаментальных основ получения функциональных материалов для решения проблемы физико-химической трансформации техногенных отходов и разработку эффективных способов их обезвреживания и утилизации.

Достигнутые результаты:

• изучены структурные превращения фиброина шелка при его химической обработке, растворении и регенерации с использованием ионных жидкостей, а также возможность целенаправленно регулировать конформационные изменения и молекулярной массы биополимера в этих процессах;
• исследована растворимость технических образцов лигнинов, выделенных из целлюлозы различными способами, в некоторых ионных жидкостях на основе имидазолий-катиона, а также влияние процессов растворения и регенерации на структурные изменения лигнина;
• исследована возможность получения смесовых материалов на основе кератина пуха и полиакрилонитрила, которые благодаря наличию кератина имели бы потребительские свойства, близкие к свойствам шерстяных волокон – приятны и мягки на ощупь, эластичны и растяжимы, практичны в носке и устойчивы к сминанию и загрязнениям, обладали повышенной гигроскопичностью;
• исследована возможность переработки отходов природных полимеров фиброина и целлюлозы через растворение в общем растворителе с получением смесевого регенерированного материала;
• изучены реологические свойства и термическая стабильность растворов целлюлозы в 3 ионных жидкостях;
• получены и охарактеризованы методом ИК-спектроскопии регенерированные материалы фиброина, целлюлозы и биополимерной смеси на их основе;
• подобран состав волокнистого катализатора, изучены влияние температуры реакционной среды и начальной концентрации насыщенных карбоновых кислот на их степень превращения;
• изучены кинетические закономерности процессов окисления насыщенных карбоновых кислот на стекловолокнистых и базальтовых катализаторах;
• рассчитаны константы Аррениуса и энергии активации;
• предложена принципиальная технологическая схема очистки газовоздушной смеси на кожевенном производстве методом окислительной каталитической деструкции насыщенных карбоновых кислот;

«Разработка пористых материалов нового поколения, в том числе сорбентов и материалов для звуко-, теплоизоляции». Тема №16.6123.2017/БЧ (2017-2019 гг) Лаборатория полимерных волокнистых и композиционных материалов специального назначения

Основные задачи участия:

Разработка пористых материалов нового поколения, в том числе сорбентов и материалов для звуко-, теплоизоляции».

Достигнутые результаты:

• наработаны УУКМ разных типов (на основе углеродных нетканых материалов, полимерных пен, рубленного углеродного волокна, углеродной ткани), исследованы их основные свойства;
• установлено, что наибольшее значение открытой пористости имеют УУКМ на основе резаных углеродных волокон (>90 %);
• установлено, что наименьшими показателями открытой пористости характеризуются образцы УУКМ на основе углеродных нетканых материалов, причем с увеличением плотности УУКМ этот показатель падает.

«Разработка математических моделей, методов системного анализа и оптимизации деформационно-эксплуатационных свойств полимерных текстильных материалов технического назначения». Тема № 11.4696.2017/БЧ (2017-2019 гг) Лаборатория информационных технологий

Основные задачи участия:

Разработка новых методов системного анализа деформационно-эксплуатационных свойств полимерных текстильных материалов технического назначения.

Достигнутые результаты:

• разработаны новые методы системного анализа релаксационно-эксплуатационных и деформационно-эксплуатационных свойств полимерных текстильных материалов технического назначения;
• разработаны новые методы системного анализа сложных деформационно-восстановительных процессов полимерных текстильных материалов технического назначения;
• разработаны новые методы системного анализа сложных процессов обратной релаксации полимерных текстильных материалов технического назначения;
• разработаны компьютерные алгоритмы по системному анализу релаксационно-эксплуатационных и деформационно-эксплуатационных свойств полимерных текстильных материалов технического назначения;
• разработано комплексное программное обеспечение по системному анализу релаксационно-эксплуатационных и деформационно-эксплуатационных свойств полимерных текстильных материалов технического назначения;
• разработаны рекомендации по совершенствованию структуры и свойств полимерных текстильных материалов на основе проведенного системного анализа их релаксационно-эксплуатационных и деформационно-эксплуатационных свойств.

«Разработка методов математического моделирования и качественного анализа вязкоупруго-пластических свойств полимерных текстильных материалов двойного, технического и медицинского назначения с целью проектирования из них новых конкурентоспособных изделий с улучшенными эксплуатационными и функциональными характеристиками». FSEZ-2020-0005. Лаборатория информационных технологий

Проект предполагает разработку научных основ и методологии математического моделирования и качественного анализа вязкоупруго-пластических свойств полимерных текстильных материалов заданного двойного, технического и медицинского назначения, что продиктовано развитием и возрастающими потребностями различных отраслей экономики, в частности: медицины, авиастроения, судостроения, автомобилестроения, оборонной, текстильной, легкой и пищевой промышленности.