Проекты

Индикатор срока годности

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» в секции «Прикладная химия и физическая химия» среди работ учащихся 10−11 классов

Направление работы: Синтез и изучение неорганических наноматериалов
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Физика, Химия
Классы: 11 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Инженеры будущего» 2020 года

Актуальность

Найдены инструменты управления скоростью обесцвечивания индикаторной наноплёнки TiO(O2), и установлены предварительные корреляции между условиями синтеза, характеристиками наночастиц и кинетикой их обесцвечивания. Следовательно, можно будет направленно получать многофункциональные, регенерируемые маркировочные материалы, позволяющие отследить

– деструкцию продукта (как при истечении срока годности, так и более раннюю, при нарушении температурного и/или светового режима хранения);

– соблюдение условий термической или УФ-стерилизации;

– кислотность водных сред.

Цель

Разработать способ направленного синтеза наноматериала для свето-температурно-временного индикатора срока годности, обесцвечивающегося с заданной скоростью.

Задачи

1. Проанализировать литературные данные.

2. Получить консультацию специалистов.

3. Выбрать технологический маршрут и составить план работы.

4. Синтезировать образцы.

5. Изучить образцы.

6. Провести практические испытания образцов.

7. Систематизировать и проанализировать данные.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Реактивы

  • Сольват сульфата титанила
  • Пероксид бария (Aldrich)
  • 37 %-й раствор пероксида водорода
  • Вода дистиллированная
  • 36 %-я соляная кислота
  • Гидроксид калия (тв.)

Оборудование

  • Спектрофотометр «Экрос»
  • Комплект датчиков ReleonLab
  • Сканирующий зондовый микроскоп ФемтоСкан
  • Кремниевый кантилевер CSG10
  • Дзета-сайзер Фотокор

Описание

Автор нашёл и проанализировал литературные данные по новейшим разработкам индикаторных материалов, сформулировал цель и задачи работы, выбрал оптимальные (из доступных) способы синтеза и характеризации образцов, спланировал работу, выполнил синтез серии образцов, изучил их методами электронной спектроскопии поглощения, динамического светорассеяния и сканирующей зондовой микроскопии, провёл первичную апробацию полученных материалов в качестве различных индикаторов и их регенерацию; систематизировал и проанализировал полученные данные; сделал на их основе выводы о перспективности применения своего наноматериала и нашёл двух производителей, заинтересованных в проектном продукте.

Результаты работы/выводы

1. После анализа литературных данных и консультаций со специалистами были выбраны способы синтеза и характеризации образцов, составлен план работы.

2. Получены золи нано-TiO2, модифицированного пероксокомплексами Ti(IV), а также продукты пропитки этими золями марлевых салфеток (с отмывкой после высушивания от ионов SO42−).

3. Методом электронной спектроскопии установлено, что скорость обесцвечивания золей (за счёт деструкции пероксогрупп) возрастает симбатно увеличению рН или концентрации серебра, что позволяет направленно получать индикаторы, адаптированные к определённому режиму эксплуатации (при маркировке лекарств и т. д.).

4. Методом динамического светорассеяния показаны нанометровые размеры титаноксидных частиц в золях.

5. Методом сканирующей зондовой микроскопии показано, что перепад высот в полученных плёнках не превышает 80 нм, а также то, что по мере введения катионов серебра исходно однородная плёнка разупорядочивается, и на ней становятся заметны кластеры серебра.

6. Показана перспективность практического применения образцов, и найдены двое производителей, заинтересованных в продукте.

7. Данные систематизированы и проанализированы, намечены дальнейшие действия.

Перспективы использования результатов работы

Набрать больше данных, адаптировать продукт к требованиям производителей «Бакздрав» и ФГБНУ «ФНЦИРИП им. М. П. Чумакова РАН».

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

1. ЦМИТ «Нанотехнологии» на базе физического факультета МГУ им. М. В. Ломоносова.

2. ИПНГ РАН

Награды/достижения

1. XXIX Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» МЭИ – диплом III степени.

2. Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ – победитель.

3. Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» – призёр.