Исследование, прогнозирование и моделирование структуры и свойств волокон, полученных из растворов целлюлозы в ионных жидкостях

Проект направлен на исследование и построение теории процессов прямого растворения целлюлозы в ионных жидкостях и обратной конденсации в макроскопические структуры с целью получения синтетических целлюлозных волокон с уникальными механическими характеристиками. Разработанная нами микроскопическая модель целлюлозы объединяет биологическую (морфологическую) и физическую модели волокна. Биологическая структурная модель описывает морфологическое строение нативного волокна целлюлозы, состоящего из – фибриллы, микрофибриллы и нанофибриллы. Физическая модель учитывает наличие хиральности или спиральных симметрий, иерархии масштабов знакопеременных суперспирализованных хиральных фаз и кристалличность иерархических элементов (нанофибрилл), а также физические аспекты межмолекулярного взаимодействия и взаимной динамики хиральных фаз в различных растворителях. Полнота растворения исходного сырья прямо отражается на свойствах конечного продукта, будь то волокно или пленка. В случае неполного растворения, более толстые остаточные волокна (в силу сравнительно большого диаметра) будут иметь относительно небольшую площадь контакта, а следовательно, и сравнительно небольшую энергию взаимодействия. Растворимость целлюлозы существенно зависит от происхождения сырья и его предобработки. Большая часть данных о структуре и свойствах целлюлозных волокон, полученных к настоящему времени, носит сугубо прикладной характер, а потому не объединяются никакой единой теорией. Между тем такая теория необходима для понимания процессов конденсации целлюлозных или иных полимерных цепочек с образованием макроскопических волокон. В рамках решения данной проблемы в проекте будут построены теории растворения целлюлозы, формирования ориентационного порядка и конденсации суперспирализованных анизометрических фаз. Будет решена задача подбора ионных жидкостей для получения наноразмерных волокон и истинных растворов целлюлозы. Данное направление является весьма перспективным, так как соответствует всем принципам "зеленой химии".