Композиты на основе различных форм целлюлозы с органическими полимерами и наноразмерными частицами переходных металлов.

В данном проекте речь идет об изучении свойств продуктов переработки целлюлозы в различные формы, позволяющие синтезировать гибридные композиты с металлами и синтетическими полимерами, обладающими уникальными свойствами (оптические, электрические, магнитные, механические, каталитические), которые можно использовать для крупномасштабного производства Выбор исходной целлюлозы определяет свойства получаемой нанокристаллической целлюлозы (НКЦ), такие как размер частиц, соотношение геометрических параметров, реакционная способность поверхностных гидроксильных групп, кристаллическая структура. Нанокристаллы целлюлозы вследствие своих уникальных свойств, доступности, биосовместимости и нетоксичности привлекают большое внимание с точки зрения разработки новых функциональных материалов. Использование НКЦ в качестве наполнителя в полимерах позволяет придать материалам новые качества: улучшать их механические свойства, изменять электрические показатели, контролировать влажность, оптические свойства, сорбционные свойства, биоразложение. Возможность поверхностной модификации за счет гидроксильных групп и образования сшитых структур позволяет получить гидрогели, органогели, аэрогели на основе НКЦ и нанокомпозитов НКЦ с водорастворимыми и водонерастворимыми полимерами. Полученные материалы могут быть использованы для создания сорбентов, мембран, средств доставки лекарственных и биологически активных соединений, теплоизоляционных материалов. Целью работы является выяснение влияния исходной целлюлозы (льняная, топинамбурная (Helianthus tuberosus), конопляная) на свойства конечных наноматериалов ее переработки (НКЦ, полимерные композиты на основе НКЦ, углеродные нано-гибридные композиты с переходными металлами).Научная новизна заключается в использование нового низкотемпературного каталитического подхода к получению целлюлозных прекурсоров различной формы из однолетнего растительного сырья, формирование аморфно-графитизированной углеродной структуры совместно с формированием пространственно упорядоченных ансамблей наночастиц оксидов металлов при каталитической карбонизации целлюлозной матрицы в инертной среде. В изучение процессов, происходящих с композиционными материалами при их термической обработке для разработки методов направленного синтеза углеродных композитов с заданными свойствами, в изучение механизма каталитической графитизации различных форм целлюлозы. Установление закономерностей формирования структуры и свойств нанокомпозиционного материала в зависимости от свойств НКЦ (размеры частиц, степень кристалличности, степень полимеризации, модификация поверхности различными функциональными группами) и способа ее введения в полимерную матрицу.