Индикатор срока годности

Актуальность

В современном мире распространены проблемы отслеживания даты окончания срока годности продукта и примерного подсчёта остатка времени пригодности. Полученные в ходе работы наноматериалы – плёнки из монодисперсных наночастиц оксида-пероксида титана(IV) на различных поверхностях (марлевые салфетки, стекло, слюда и др.) – являются крайне перспективными материалами для создания нового класса индикаторов «света-температуры-времени», т. к. содержат ярко-красные пероксокомплексы титана(IV), которые медленно (и температурно зависимо) обесцвечиваются при хранении на свету. Варьируя условия синтеза и управляя устойчивостью пероксокомплексов Ti(IV), можно добиться того, чтобы их обесцвечивание происходило симбатно разрушению конкретного маркируемого объекта (медицинского препарата, продукта питания, косметического средства). Также перемену цвета индикатора различают люди с любым цветовосприятием.

Цель

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

Задачи

1. Анализ литературных данных и консультация со специалистами.
2. Выбор технологического маршрута и составление плана работы.
3. Синтез образцов.
4. Изучение образцов.
5. Практические испытания образцов.
6. Систематизация и анализ данных.

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 (ЦМИТ «Нанотехнологии») с кремниевым кантилевером CSG10 (НИИФП им. А.Ф. Лукина)
• Дзета-сайзер Фотокор (ИПНГ РАН)

Описание

Автор нашла и проанализировала литературные данные по новейшим разработкам индикаторных материалов, сформулировала цель и задачи работы, выбрала оптимальные (из доступных) способы синтеза и характеризации образцов, спланировала работу, выполнила синтез серии образцов, изучила их методами электронной спектроскопии поглощения, динамического светорассеяния и сканирующей зондовой микроскопии, провела первичную апробацию полученных материалов в качестве различных индикаторов и их регенерацию, систематизировала и проанализировала полученные данные.

Метод синтеза – гидротермальный в автотермическом режиме.

Методы исследования – электронная спектроскопия поглощения, оптическая и сканирующая зондовая микроскопия.

Результаты работы/выводы

1. После анализа литературных данных и консультаций со специалистами были выбраны способы синтеза и характеризации образцов и 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 однородная исходно плёнка разупорядочивается, и на ней становятся заметны кластеры серебра.
6. Показана перспективность практического применения образцов, найдены два производителя, заинтересованных в продукте.

Перспективы использования результатов работы

Были найдены производители, заинтересованные в проектном продукте. В планах – доработать и адаптировать продукт к требованиям производителей «Бакздрав» и ФГБНУ «ФНЦИРИП им. М.П. Чумакова РАН.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ЦМИТ «Нанотехнологии» на базе физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, ИПНГ РАН

Награды/достижения

1. XXIX Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» МЭИ – обладатель диплома III степени.
2. Московский городской конкурс исследовательских и проектных работ обучающихся – победитель.