МГУ–2016: Химический факультет

Юбилеи. 6 августа исполнилось 80 лет со дня рождения профессора кафедры высокомолекулярных соединений члена-корреспондента РАН Шибаева Валерия Петровича. Специалист в области физикохимии полимеров и жидких кристаллов. Первые научные работы были связаны с проблемами модификации полимеров, синтезом и изучением блок- и привитых сополимеров. Продолжением этих исследований явились работы по синтезу и изучению физико-химических свойств особого класса разветвлённых – гребнеобразных полимеров. В.П.Шибаев впервые показал, что нерегулярные полимеры и сополимеры гребнеобразного строения способны к образованию кристаллической структуры особого типа, описываемой в рамках ротационно-кристаллического состояния. Исследовал деформационныe и реологические свойства этих полимеров и обнаружил их необычно высокое структурирующее действие по отношению к ряду органических растворителей, приводящее к образованию термообратимых гелей. Полученные результаты легли в основу создания высокоэффективных присадок, используемых для гашения турбулентности и резкого снижения гидродинамического сопротивления при перекачке углеводородов и нефтей по магистральным нефтепроводам.
Внёс основополагающий вклад в становление и разработку научного направления, связанного с созданием термотропных ЖК-полимеров. Под его руководством впервые сформулированы и экспериментально проверены представления об условиях формирования ЖК-фазы в гребнеобразных полимерах, содержащих мезогенные группы. Впервые получены ЖК-холестерики и сегнетоэлектрики, разработаны способы управления структурой и свойствами ЖК-полимеров с помощью электрических и магнитных полей, а также под действием света. Получены полимерные материалы с уникальным комплексом оптических свойств – тонкоплёночные селективные фильтры, поляроиды и отражатели для ИК- и видимой областей спектра, оптические элементы с пространственно-изменяющимся показателем преломления и т.д. Дальнейшие исследования привели к созданию термо- свето- и электроуправляемых хирально-фотохромных многофункциональных ЖК-полимеров и композитов с регулируемыми супрамолекулярной структурой и оптическими свойствами для оптоэлектроники, фотоники, дисплейной и информационной техники. Впервые получены ЖК-дендримеры, обладающие сегнетоэлектрическими свойствами, фотохромные металлосодержащие ЖК-сенсоры, ЖК-сетки и ЖК-иономеры, новые фотохромные ЖК-композиты на основе пористых плёнок полиэтилена и полипропилена.
Лауреат Государственной премии СССР (1985), премии им. М.В.Ломоносова (2006). Заслуженный профессор Московского университета (1999). Заслуженный деятель науки РФ (1995).
 
Наука. Приоритетные направления научных исследований:
1. Живые системы, медицинские технологии, медицинская химия и новые лекарственные средства.
2. Фундаментальное химическое образование.
3. Функциональные материалы, наноматериалы и технологии.
4. Экология и рациональное природопользование.
5. Энергоэффективность и энергосбережение.
 
Научная работа поддерживается 298 грантам РФ, в т.ч.: РФФИ (241), президента РФ (10), РНФ (42). С зарубежными партнёрами ведутся совместные исследования по 17 темам. В т.ч. с Университетом Тохоку (Tohoku University, Япония) – «Микрофлюидные методы жидкость–жидкостного концентрирования с оптическим детектированием» (аналитическая химия); European Sycnchrotron Radiation Facilty (ESRF), Франция – «Структурная характеризация новых перспективных материалов на синхротронной станции высокого разрешения ID22» (химия материалов); Римский международный центр наук о материалах (Rome International  Center for Materials Science, Италия) – «Ионные жидкости как реакционные среды для получения новых поверхностных наноструктур в электрохимических процессах» (естественные науки); Dalian University of Technology, КНР – «Гетероструктуры на основе нанокристаллических  полупроводниковых оксидов с газовой чувствительностью при  комнатной температуре под действием света» (физика конденсированных сред); Институт физико-органической химии НАН Беларуси – «Полигетерофункциональные 1,2-азолы: дизайн, синтез, комплексы с переходными металлами, применение в гомогенном и гетерогенном катализе» (органическая химия); Технический университет-горная академия Фрайбург (TUBAF, Германия) – «Синхротронные и нейтронные исследования интерфейсов в устройствах для электрохимической энергетики» (электрохимия) и др. Сотрудниками получено 27 патентов.
 
При участии кафедры химической технологии и новых материалов разработаны, изготовлены и испытаны новые термостойкие композиционные материалы на основе термопластичных и термореактивных связующих, обеспечивающие высокую прочность, герметичность, высокую химическую и коррозионную стойкость.
Результаты работ по совместному проекту МГУ и АО «НПО «СПЛАВ» были представлены министру образования. В настоящее время в России и в мире происходит активное внедрение трубопроводов из полимерных и композиционных материалов. В западных странах доля неметаллических трубопроводов составляет более 70%, в России также ведётся их активное внедрение. Преимуществом неметаллических трубопроводных систем является долговечность, коррозионная стойкость, низкий вес и удобство монтажа. В то же время, ограничениями использования являются невысокие предельные температуры эксплуатации (-40 –+120°С), давления (6–10 атм.), и отсутствие сложных компонентов трубопроводной системы из неметаллов – запорной и регулирующей арматуры, насосов и т.д. В настоящее время практически вся арматура неметаллических трубопроводных систем изготовлена из стали, что нивелирует преимущества композитов при рассмотрении системы в целом.
Основное применение:
– трубопроводная арматура, корпуса насосов и другие типы компонентов трубопроводов, требующих повышенной термостойкости: диаметром до 200 мм, с температурой эксплуатации свыше 150°С и рабочим давлением более 25 атм. для химической промышленности и ЖКХ.
– изделия специального назначения из композитных материалов (корпусные и сопловые элементы спецтехники). Основной задачей является снижение длительности производственного цикла.
По результатам работы в 2016 г. разработаны, изготовлены и испытаны новые термостойкие композиционные материалы на основе термопластичных и термореактивных связующих, обеспечивающие высокую прочность, герметичность, высокую химическую и коррозионную стойкость.
Сотрудниками механико-математического факультета разработан принципиально новый метод моделирования технологических процессов изготовления изделий методом литья армированного материала под давлением, разработан и опробован программный продукт для практической реализации. Данный метод не имеет аналогов в мире и открывает принципиально новые возможности для моделирования процессов изготовления сложных композитов.
МГУ и СПЛАВ совместно разработали новые конструкции трубопроводной арматуры – шаровых кранов и поворотных затворов из композиционных материалов. Изготовлены и собраны экспериментальные образцы изделий. Разработанные изделия будут обеспечивать температуры и давления эксплуатации, превышающие существующие мировые аналоги.
Проведён комплекс предварительных испытаний на лабораторных и экспериментальных образцах.
 
На кафедре неорганической химии методами 3D-печати впервые получены образцы макропористой керамики на основе α, β-ТКФ и двойных фосфатов кальция и щелочных металлов с архитектурой Кельвина, обладающие резорбируемостью и остеокондуктивностью (рук. доц. В.И. Путляев).
Разработаны научные основы технологии изготовления остеокондуктивных имплантатов с заданной архитектурой пористого пространства на основе резорбируемых составов двойных фосфатов кальция и щелочных металлов методами 3D-печати. Итогом исследования стали образцы реальных керамических имплантатов для малых лабораторных животных размерами (2.8-3 мм)х(3-5.5мм), изготовленные методом стереолитографической 3D-печати с разрешением не хуже 50 мкм и демонстрирующие прочность на сжатие в диапазоне 3–5 МПа и трещиностойкость 0.4–0.7 МПа·м1/2 на основе резорбируемых составов Са3-хМ2х(РО4)2 (х=0.5 – 0.7, с предпочтением х=0.5 для Na и х=0.6 для К); испытания in vivo которых подтвердило их резорбционные и остеокондуктивные свойства. Полученные результаты позволили проследить наличие взаимосвязи состава, микро- и макроструктуры керамического имплантата с такими целевыми свойствами данных материалов, как прочность, жёсткость, проницаемость и резорбция (растворимость).
 
На кафедре высокомолекулярных соединений получен патент по новому способу введения добавок в полимеры путём вытяжки полимера в эмульсии типа масло-в-воде на основе физически активной жидкой среды, не смешивающейся с водой при температуре вытяжки, с содержанием физически активной жидкой среды более 2 об.% и, соответственно, содержанием воды до 98 об.%, при этом добавку растворяют только в водной фазе эмульсии, а вытяжку проводят на величину деформации не менее 2%. Проводят вытяжку полимерного изделия вытянутой формы из аморфного или аморфно-кристаллического, ориентированного, неориентированного или частично ориентированного полимера в прямой водной эмульсии типа масло-в-воде, содержащей воду в качестве протяжённой фазы и эмульгированную в воде физически активную жидкую среду (дисперсная фаза), не смешивающуюся с водой при температуре вытяжки, при этом количество эмульгированной физически активной жидкой среды должно быть не менее 2%, а вытяжку проводят на величину деформации не менее 2%. Изобретение позволяет упростить известный способ и расширить область его применения путём распространения на вводимые добавки, растворимые в воде, но плохо или совсем не растворимые в не смешивающихся с водой органических растворителях. В качестве вводимой добавки можно использовать любые растворимые в воде красители, антипирены, антиэлектростатические вещества, антисептики, вещества медицинского назначения, наночастицы, а также смеси таких веществ и т.д. Вытяжку полимеров можно проводить в широком интервале температур, например от температуры замерзания используемой ФАЖС и воды до температуры их кипения в том случае, если эта температура ниже температуры стеклования аморфного полимера и ниже температуры плавления аморфно-кристаллического полимера, а также ниже температуры химического разложения вводимой добавки. Вытяжку полимеров можно осуществлять с различными скоростями, например от 1×10-2 до 1×105 мм/мин. Степень вытяжки можно варьировать в широких пределах, от 2% до разрывного удлинения полимера. При этом геометрические размеры исходного полимерного изделия вытянутой формы могут быть любыми.
 
В рамках программы сотрудничества с университетом Сингапура, начавшей развиваться с 2015 г., факультет посетила группа молодых учёных. С лекциями выступили ведущие профессора, в т.ч. акад. РАН О.А. Донцова, рассказавшая о современных трендах развития биохимии; чл.-корр. РАН Е.В. Антипов, прочитавший лекцию о перспективах создания литий-ионных батарей нового поколения;  чл.-корр. РАН С.Н. Калмыков, ознакомивший слушателей с возможностями современной ядерной медицины.
 
Факультет является соорганизатором «Ярмарки вакансий», мероприятия проводимого совместно с учебно-кадровым центром «Профессиональный рост», с целью ознакомления молодых специалистов с компаниями-работодателями, заинтересованными в сотрудниках естественнонаучных специальностей. Ярмарка проходит с 2015 г. В этом году в её работе приняли участие такие российские компании как «Росатом», SPLAT, Биннофарм, среди зарубежных компаний – Dow (NYSE: Dow), EVONIK, Промышленная группа из Германии, Covestro.
 
Конференции. Организованы и проведены:
– XXIII международная конференция студентов, аспирантов и молодых учёных по фундаментальным наукам «Ломоносов–2016. Отделение “Науки о живом”» (11–15 апр.);
– симпозиум «Чернобыль: 30 лет спустя» (12 апр.);
– XXXIV всероссийская конференция по озону «Озон и другие экологически чистые окислители. Наука и технологии» (29–30 июня);
–1st International conference of young scientists «Topical problems of modern electrochemistry and electrochemical materials science» (15–18 сент.);
– кластер конференций по органической химии Домбай–2016/Dombay Organic Conference Cluster DOCC–2016 (28 мая – 4 июня);
– 3rd International Symposium «Nanomaterials and Environment» (8–10 июня);
– 2-я Зимняя конференция молодых учёных по органической химии WSOC–2016 (16–12 янв.);
– 50th International Mendeleev Chemistry Olympiad (1–8 мая).
Проведён II межрегиональный химический турнир совместно с факультетом наук о материалах – крупнейшее командное мероприятие в России для школьников, интересующихся химией (4–6 февр.). Турнир сочетает черты олимпиады и конференции. За месяц до его начала участникам выдается пакет из 16 задач «открытого типа», не имеющих одного конкретного решения. Каждая из них требует проведения небольшого исследования, порой, выходящего за рамки школьной химии. Участники готовят решения и, пройдя отбор, приезжают на очную часть мероприятия, где докладывают, оппонируют и рецензируют решения друг друга в формате мини-конференции. Задачи 2016 г. были объединены темой «Химия и космос». В нём приняли участие около 1700 человек, 350 команд из 55 регионов РФ, а также Туркмении, Украины, Беларуси, Казахстана и Сербии.
 
Персоналии. Академиком отделения биологических наук (физико-химическая биология) РАН избрана О.А. Донцова.
Членами-корреспондентами РАН избраны: С.Н. Калмыков – отделение химии и наук о материалах (секция химических наук), А.Н. Кузнецов – отделение химии и наук о материалах (секция наук о материалах), А.А. Ярославов – отделение химии и наук о материалах (секция химических наук).
Иностранным членом Академии наук института Болоньи избран проф. В.С. Петросян.
 
Публикации. Опубликовано 30 монографий, 567 статей в отечественных и 1159 в зарубежных журналах, 13 учебников и 41 учебное пособие.