В МГУ создали установку для изучения полимеров на синхротронах РФ
В Московском госуниверситете имени Ломоносова 19 октября рассказали о компактном приборе, который позволяет одновременно исследовать термосвойства и наноструктуру полимеров. Разработка подходит для отечественных синхротронов, в том числе для Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ). Данную информацию сообщает портал ТАСС.
По словам пресс-службы вуза, устройство ускорит выпуск полимерных материалов с нужными характеристиками, а также поможет подбирать лучшие режимы их переработки. Установку создали химики МГУ вместе с коллегами из-за рубежа.
Дмитрий Иванов, соавтор и заведующий лабораторией на факультете фундаментальной физико-химической инженерии МГУ, пояснил: прибор даст российским синхротронам, включая СКИФ, решать задачи материаловедения — как базовые, так и практические. Для полимеров такой инструмент важен, потому что их структура меняется за тысячные доли секунды. Если фиксировать тепловые эффекты и структурные сдвиги вместе, можно понять механизмы кристаллизации и плавления, а также увидеть, как условия переработки влияют на строение.
Литьё под давлением, экструзия и прочие методы переработки заставляют полимер быстро нагреваться и остывать. Молекулярные цепи в таких условиях образуют и перестраивают кристаллические области, от которых зависит внутреннее строение изделия. Чтобы связать температурный режим с возникающей структурой, нужно одновременно измерять тепловые эффекты и следить за изменениями на нанометровом уровне. Обычные лабораторные приборы нередко меняют температуру образца лишь на десятки градусов в минуту, и за это время исходная структура успевает заметно измениться.
Выход нашли в сочетании чиповой сверхбыстрой калориметрии и малоуглового рассеяния рентгеновских лучей на синхротроне. Калориметр фиксирует поглощение или выделение тепла, а рассеяние помогает определить параметры наноструктуры. Миниатюрный сенсор разгоняет нагрев и охлаждение до нескольких тысяч градусов в секунду. Два сигнала записываются синхронно, поэтому видно, какие структурные сдвиги идут вместе с тепловыми переходами. Модульная схема позволяет ставить прибор на СКИФ и другие синхротроны без серьёзной переделки.
Работоспособность проверили на станции ID02 в ESRF в Гренобле. Учёные точно совместили крошечный образец с рентгеновским пучком и уменьшили фоновое рассеяние. Для образцов весом примерно 100 нанограммов сведения, которых хватало для количественной оценки наноструктуры, собирали за несколько миллисекунд.
Среди участников — научные группы из Бельгии (Католический университет Лёвена), Китая (Сианьский университет Цзяотун), Великобритании (Шеффилдский университет) и Франции (Институт материаловедения в Мюлузе). Исследование поддержал Российский научный фонд, а результаты опубликованы в Journal of Synchrotron Radiation.
