Применение гидрогелей на основе яблочного пектина в качестве модельных сред для изучения коррозии магниевого сплава

Содержание
ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….12
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР………………………………………………...13
1.1 Полимерные гели……………………………………………………………...13
1.2 Факторы, определяющие свойства полимерных гелей……………………..17
1.2.1 Ионосодержащие полимерные гели………………………………..…....17
1.2.2 Набухание полимерных гелей………………………...…………………18
1.2.3 Гелиевый коллапс………………………………………………………...20
1.3 Полимерные матрицы, как тест системы для медицинских сплавов……...21
1.3.1 Неоргано-полимерные композиционные покрытия для биомедицинских устройств ………………………………………………………….........................21
1.3.2 Коррозионная стойкость и антибактериальная активность гидроксиапатитовых покрытий, индуцированных многослойными полимерными пленками ципрофлоксацина на магниевых сплавах …………..24
1.3.3 Магниевые сплавы для биомедицинского применения: улучшенный контроль коррозии за счет поверхностного покрытия ………………………...25
1.3.4 Биодеградация магниевых сплавов, контролируемая ПЭО и полимерсодержащими покрытиями …………………………………………….27
1.3.5 Критериальный анализ по статьям, описывающим полимерные матрицы, для медицинских сплавов…………………………………………......29
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДИКИ …………………………….....31
2.1 Приборы и материалы…………………………………………………………………………………..31
2.2 Синтез полимерных гелей…………………………………………………….32
2.3 Синтез наночастиц CaCO3…………………………………………………….33
2.4 Методы исследования полимерных гелей…………………………………...33
2.5 Методы коррозионных исследований……………………………………….34
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ …………………………………..36
3.1 Изучение процесса формирование пленки из раствора полимера………………………………………………………………………...…36
3.2 Изучение растворимости полимерных гелей в неорганических растворителях……………………………………………………………………...38
3.3 Изучение границы раздела магний/гель ……………………………………..40
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ …………………………………………………....42
Введение …………………………………………………………………………....49
4.1 С точки зрения ресурсоэффективности и ресурсосбережения, оценить бизнес-потенциал и перспективы научных исследований ……………………...49
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ………………...49
4.1.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………..51
4.1.3 Технология QuaD …………………………………………………………....53
4.1.4 SWOT-анализ ………………………………………………………………..54
4.2 Планирование научно-исследовательских работ …………………………...57
4.2.1 Структура работ в рамках научного исследования …………………….....57
4.3 Бюджет научно-технического исследования ……………………………..…59
4.3.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования………59
4.3.2 Основная заработная плата исполнителей темы……………………….…60
4.3.3 Отчисления во внебюджетные фонды (страховые отчисления)………....62
4.3.4 Накладные расходы………………………………………………………....62
4.3.5 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта…………………………………………………………………………..…63
4.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования ………………......63
4.5 Выводы по разделу …………………………………………………………....64
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ……………………………..…64
5.1 Введение …………………………………………………………………….....64
5.2 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …….....67
5.3 Производственная безопасность …………………………………………..…68
5.4 Анализ вредных производственных факторов …………………………..….70
5.5 Анализ опасных производственных факторов …………………………..….73
5.6 Экологическая безопасность ……………………………………………...…..73
5.7 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………...…….75
5.8. Выводы по разделу …………………………………………………………....76
ВЫВОДЫ……………………………………………………………………….
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………...8

Весь текст будет доступен после покупки

В последние годы проведено обширное исследование физико-химических свойств различных гелей и микрогелей на основе полимерных скелетов. Ученые изучают возможности применения этих новых материалов. В данном эксперименте для поиска нового геля, который можно использовать для создания медицинских устройств, протезов или искусственных органов, используется яблочный пектин в качестве носителя. К нему добавляется костная ткань и наночастицы CaCO3 для имитации среды в организме человека. Это позволяет проверить скорость коррозии полученного геля. Реакции, происходящие при взаимодействии геля с металлом, отличаются от таковых в растворах. На границе раздела "гель-металл" концевые функциональные группы полимеров активно взаимодействуют с поверхностью металла, при этом обратные реакции практически отсутствуют, а отвод продуктов взаимодействия в объем полимера затруднен. Это приводит к возникновению побочных реакций и принципиально другой морфологии и фазового состава поверхности металла по сравнению с таковыми в жидкой среде. В связи с этим необходимо проводить коррозионные испытания металлов как в среде гелей, так и в среде растворов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Полимерные гели
Полимерные гели - это уникальные материалы с необычными свойствами. Некоторые из них способны поглощать воду в 400 раз больше, чем их собственный вес. Ионогенные гели имеют сорбционную емкость в 2 раза большую, чем у ионообменных смол. Связанная вода в гелях может не замерзать до -78 °С, и их свойства могут изменяться под воздействием различных факторов, таких как температура, электрический ток, рН среды и ионный состав растворов. Эти свойства делают полимерные гели привлекательными для применения в различных областях промышленности.

Гели являются бинарными (или даже многокомпонентными) системами, включающими в себя полимер и низкомолекулярную жидкость, в которых полимер образует трехмерную сетку, удерживая большее количество жидкости. Они могут образовываться из растворов полимеров при изменении термодинамических условий или при проведении химической реакции сшивания. Основными реологическими свойствами гелей являются их "твёрдое" агрегатное состояние (отсутствие текучести) и высокоэластические свойства.

Существует два основных типа гелей. Гели 1-го типа (студни) - это аморфные, эластичные системы, состоящие из полимера и низкомолекулярной жидкости, характеризующиеся большими обратимыми деформациями при практически полном отсутствии течения. Гели 2-го типа - дисперсные системы, образующиеся из золей (микрогетерогенных "коллоидных растворов") при их коагуляции с образованием структуры.

Полимерные гели могут применяться для различных целей. Например, они используются в качестве суперабсорбентов для увеличения доступности влаги для растений. Также они могут применяться для повышения нефтеотдачи пластов или в строительстве, например, для гидроизоляции, стабилизации грунтов и уплотнения трещин в бетоне и породных массах.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Vlad, Alexandru & Singh, Nik & Melinte, Sorin & Gohy, J.-F & Ajayan, P.M. (2016). Carbon Redox-Polymer-Gel Hybrid Supercapacitors. Scientific Reports. 6. 22194. 10.1038/srep22194.
2. Davis, B. (1974). Diffusion in Polymer Gel Implants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 71. 3120-3. 10.1073/pnas.71.8.3120.
3. Рожнова, О. М. Биологическая совместимость медицинских изделий на основе металлов, причины формирования патологической реактивности (обзор иностранной литературы) / О. М. Рожнова, В. В. Павлов, М. А. Садовой // Бюллетень сибирской медицины. – 2015. – Т. 14. – № 4. – С. 110-118. – EDN UMSKSB.
4. Markvicheva, Elena & Kuptsova, S. & Buryakov, A. & Babak, V. & Varlamova, E. & Dugina, T. & Strukova, Svetlana & Lange, M. & Vasilieva, T. & Rumsh, L. (2000). Proteases entrapped in polymer composite hydrogels: preparation methods and applications. Vestnik Moskovskogo Universiteta. Khimiya. 41.
5. Guan, Hongyan & Lian, Fang & Xi, Kai & Ren, Yan & Sun, Jia-lin & Kumar, Ramachandran. (2014). Polyvinyl formal based gel polymer electrolyte prepared using initiator free in-situ thermal polymerization method. Journal of Power Sources. 245. 95-100. 10.1016/j.jpowsour.2013.06.120.
6. Ahn, Sukkyun & Kasi, Rajeswari & Ab, Seong-Cheol & Kim, & Sharma, Nitin & Zhou, Yuxiang. (2008). Stimuli-responsive polymer gels. Soft Matter. 4. 10.1039/B714376A.
7. Yoshihito Osada , Jian Ping Gong & Yutaka Tanaka (2004): Polymer Gels, Journal of Macromolecular Science, Part C: Polymer Reviews, 44:1, 87-112
8. Chang, Shun-Chi & Yang, Yang. (1999). Polymer gel light-emitting devices. Applied Physics Letters. 75. 2713-2715. 10.1063/1.125125.
9. Егина, Ю. С. Приготовление полимерных заливочных гидрогелей для пожаростойких многослойных стёкол / Ю. С. Егина, И. Н. Бурмистров // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2006. – Т. 4. – № 1(16). – С. 32-35. – EDN KVZJBN.

Весь текст будет доступен после покупки