Проекты

Объединение нанотехнологий и наноматериалов с полимерами с целью получения полимеров с новыми свойствами

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

Направление работы: Инженеры
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2036
Предметы: Физика, Химия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Инженеры будущего» открытой городской научно-практической конференции «Инженеры будущего» 2021 года

Актуальность

Модернизация старых и создание новых полимеров позволит существенно изменить некоторые отрасли производства, так как полимеры и наноматериалы востребованы на международном рынке.

В проекте рассматривается модернизация полимера путём внедрения нанотехнолигий и наноматериалов. Это делается для устранения недостатков полимерных материалов и приобретения ими новых свойств, что позволит расширить их область применения. Нанотехнологиями и полимерами интересуются крупные международные кампании, следовательно, этот проект является экономически перспективным.

Цель

Устранение недостатков полимеров путём объединения их с наноматериалами и нанотехнологией. Разработать нанополимер.

Задачи

  1. Рассказать о нанополимерах и наноматериалах.
  2. Устранить некоторые недостатки полимеров.
  3. Создать 3D-модель нанополимера.
  4. Основать целесообразность его использования.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Компьютер с установленным ПО

Описание

Работа над проектом состояла из двух этапов. На первом этапе авторами был проведён теоретический анализ существующих групп полимеров, наноматериалов. Авторы подробно изучили их свойства, характеристики и области использования.

На втором этапе авторы выдвинули гипотезу: найти способ модернизации полимера, чтобы он имел свойства, механические характеристики, как у металлов. В состав данного нанополимера должны входить:

1)  эпоксиполиуретановый компадуум (АДВ-69) – 95%;

2)  углеродные однослойные нанотрубки (диаметр10 нм, длина 200 нм) и алюминиевые наночастицы (диаметр 50 нм) – 5%.

Процесс производства будет заключаться в нескольких этапах:

1.  С завода Адгезив мы получаем двухкомпонентный полиуретан, c завода Tuball мы получаем однослойные углеродные нанотрубки, ещё с одного завода мы получаем наночастицы.

2.  Ионизируем нанотрубки. Половина их получает отрицательный заряд, половина –  положительный (численный заряд нам не важен. Главное, что заряды по модулю равны, а по знаку противоположны).

3.  В один из компонентов АДВ-69 мы добавляем нейтрально заряженные наночастицы и одну из половин нанотрубок, а в другой компонент – другую половину нанотрубок.

4.  Затем мы смешиваем два компонента под действием однородного магнитного поля (это ускорит образование кристаллической решётки). Нанополимер готов.

Результаты работы/выводы

Благодаря возможности объединения знаний нанотехнологий и полимеров  получилось улучшить механические свойства полимера, тем самым расширив его область применения.

Перспективы использования результатов работы

Благодаря данной модели есть возможность создать этот нанополимер.

Мнение автора о своей работе, проекте «Инженерный класс в московской школе», конференции «Инженеры будущего», пожелания

«Работая над проектом, я получил огромный опыт, но также помогало наличие в моей школе инженерного класса, что давало возможность уделять проекту больше времени, а также советоваться с одноклассниками и учителями по профильным предметам. Благодаря конкурсу «Инженеры будущего» наша работа смогла получить достойную оценку»