В ходе проекта исследователи изучили структуру гидрогелей, синтезированных из порошковых целлюлоз различного природного происхождения, а также наноцеллюлозы, полученной из вторичного сырья.

Что сделано

Гидрогели, сделанные по одной и той же технологии, могут сильно отличаться по структуре – всё зависит от того, из чего их получают: из древесной порошковой целлюлозы или из хлопковой микрокристаллической. При этом локальное строение целлюлозных цепей в значительной степени сохраняется, а основные изменения происходят в их взаимной упаковке и степени упорядоченности.

В ходе исследования наноцеллюлозы, выделенной из бумажной макулатуры, установлено соответствие её структуры кристаллической фазе целлюлозы Iβ. На основе полученных данных построены структурные модели в виде совокупности атомных кластеров, различающихся по размеру и степени упорядоченности.

Где пригодится?

Понимание связи между исходным сырьём, способом получения и структурой материала необходимо для того, чтобы в дальнейшем целенаправленно получать материалы с требуемыми характеристиками.

Это особенно важно для гидрогелей на основе целлюлозы. Такие материалы рассматриваются как перспективные для различных функциональных применений, в том числе в биомедицинской области. Задача исследователей – определить, какие структурные изменения происходят при модификации целлюлозной матрицы и как ими можно управлять при создании материалов с заданными свойствами.

Отдельное направление работы связано с использованием вторичного сырья. Получение наноцеллюлозы из отходов газетной бумаги и картона позволяет рассматривать бумажную макулатуру не только как отход, но и как источник сырья для получения перспективных целлюлозных материалов.

Что планируется

Следующий этап проекта посвящён более детальному исследованию композиционных гидрогелей, в том числе материалов, содержащих серебро.

На основе экспериментальных данных будут также строиться атомно-молекулярные модели гидрогелей. Сопоставление результатов рентгеноструктурного анализа и компьютерного моделирования должно позволить установить взаимосвязь между структурой материала, способом его синтеза и концентрацией введённой примеси. Итоговая задача проекта – определить закономерности структурных изменений в целлюлозных гидрогелях и оценить возможность создания на их основе функциональных материалов с заданными характеристиками.

Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда № 25-22-00475.

 
Фото сгенерировано ИИ