Атты Республикалық ғылыми конференция материалдарының жинағы 4 сәуір 2022 жыл

78
Ключевые слова
: достижений современной науки и техники, наночастицы медицинских устройств, 
белковая инженерия, химия ферментов, полимеры из биоресурсов, супрамолекулярную химию, композиты, 
керамические биоимпланты. 
Химические знания — это мощная сила в руках человечества. Знание свойств 
химических веществ и способов их получения не только позволяет изучать и понимать 
природу, но и получать новые, еще неизвестные вещества, предполагать существование 
веществ с необходимыми свойствами.Но химия также может представлять опасность для 
человека и окружающей среды.
"Широко простирает химия руки свои в дела человеческие", - эта крылатая фраза 
Михаила Ломоносова в настоящее время особенно актуальна. Химия сегодня - это продукты 
и лекарства, горючее и одежда, удобрения и краски, анализ и синтез, организация 
производства и контроль качества его продукции, подготовка питьевой воды и 
обезвреживание стоков, экологический мониторинг и создание безопасной среды обитания 
человека. 
Среди тенденций развития химических наук необходимо также отметить 
необычайное расширение пределов энергетических воздействий на вещества: сверхвысокие 
энергии, сверхвысокие давления, сверхглубокий вакуум, сверхнизкие температуры и т.д. 
Интенсивно развивается химия высоких энергий, включая фотохимию, лазерную химию, 
радиационную химию, плазмохимию, химию ударных волн, химию молекулярных и ионных 
пучков. 
Все возрастающее внимание привлекает к себе химия жизненных процессов: химия 
белков, углеводов, аминокислот, механизмы передачи и реализации генетической 
информации, генетическая и белковая инженерия, химия ферментов и ферментативный 
катализ, медицинская химия.[1] 
Сегодняшний мир уже давно невозможно представить без пластмасс — начиная от 
предметов, окружающих нас в наших домах, и заканчивая деталями космических спутников 
и ракет. И эти пластмассовые предметы и детали поражают воображение и своими 
свойствами, и своимиприменениями, и размерами (от части корпуса трансатлантических 
авиалайнеров до наночастиц медицинских устройств, вживляемых в организм человека). 
Хотела бы обратить ваше внимание на те тенденции, которые существуют в 
современной полимерной отрасли. Ведь именно эти тенденции будут определять 
тематериалы, то оборудование и те технологии, которые будут использоваться уже завтра.
Пластмассы стали основной составляющей нашей повседневной жизни и наиболее 
важным материалом из всех применяемых человечеством, и именно поэтому пластмассы и 
технологии их переработки (создания продукции из них) играют ключевую роль в стратегиях 
развития человечества, направленных на решение глобальных задач. А значит, будет 
существенно увеличиваться количество продукции (как по видам, так и по свойствам, и по 
назначению) вотраслях, связанных с решением глобальных вызовов. Основные вызовы стоят 
сейчас перед человечеством на таких направлениях как: Здоровье и Пища; Климат 
и Энергия; Коммуникации; Строительство; Безопасность; Транспорт. 
И ни в одном из перечисленных выше направлений развития человечества 
невозможно 
представить 
себе 
жизнь 
без 
пластмасс. 
Это 
и 
медицинские 
устройства,сохраняющие многие тысячи жизней, и упаковка, сберегающая миллионы 
тонн продуктов, 
и 
части 
устройств, 
помогающих 
получать 
энергию 
из 
альтернативных источников, и средства связи, и детали и части автомобилей, самолетов и 
космических ракет. 
Это пластмассы различной тепло- и электропроводности, пластмассы, стойкие к 
воздействию агрессивных сред, к механическим, ударным или тепловым нагрузкам, 
пластмассы, способные пропускать или блокировать свет определенной длины волны. И еще 
десятки, сотни, еслине тысячи материалов с различными свойствами. При этом, надо сказать, 
что многие полимерные материалы были созданы десятки лет назад, но, в силу своих 

79
специфических свойств, так и не нашли широкого распространения в виду крайней 
сложности обработки. Есть ведь пластмассы, способные работать при температурах более 
400С
0
, но при этом настолько неудобные в обработке, что сейчас изделия из них делают на 
металлообрабатывающих станках.[4] 
Конечно же, всех волнует вопрос — что будет, когда закончатся ресурсы нефти. И 
здесь надо отметить, что на данный момент производство полимерных материалов 
использует лишь около 5%(!) от всей потребляемой в мире нефти. И это — все материалы, 
идущие на изготовление всех изделий, включая все миллионы квадратных метров упаковки, 
включая все миллионы километров труб ивсе миллионы тонн пластиковых изделий во всем 
мире. И при этом, существенная часть изделий из пластмасс перерабатывается вторично, 
превращаясь либо в сырье для новых изделий, либо в топливо для производства энергии. 
Кроме того, все мы знаем, что уже давно синтезированы полимеры из биоресурсов. 
Это полимеры из растений, дерева, целлюлозы, лактозы, крахмала и т. д. И объем 
производства этих пластмасс растет ежегодно на 80%(!) последние 5 лет. Но, пока еще 
стоимость производства биополимеров высока, поэтому основные пластмассы, 
потребляемые в мире, делаются по-прежнему из нефти и нефтепродуктов.
При этом они начисто забывают о том, что производство самой этой упаковки также 
может наносить вред окружающей среде. Так вот, при анализе всего цикла жизни упаковки 
(включая ресурсы и энергию на производство и на утилизацию упаковки) наименьший 
вредокружающей среде наносит именно полимерная упаковка. Но, разумеется, в обществе 
должна прививаться культура правильной утилизации отходов.
Кроме того, уже многие годы идет создание и совершенствование биоразлагаемых 
полимеров. Без химии невозможно представить современный быт людей. Окончательно 
вошли в наш быт различные моющие средства. Но кроме мыла и шампуней мы используем 
много других средств, в частности отбеливателей. Действие большинства из них основано на 
свойствах хлорсодержащих соединений, являющихся сильными окислителями. На 
некоторых средствах указывают «Не содержат Хлора». Такие средства содержат другие 
сильные окислители, например натрий перборат NaBO
2
• H
2
O
2
• 3H
2
O или натрий 
перкарбонат Na
2
CO
3
• 1,5H
2
O
2
• H
2
O. Жесткая вода может вызвать повреждение стиральных 
машин, поэтому мы используем средства для ее смягчения. 
Создание новых материалов — необходимость современной жизни. Материалы с 
новыми, улучшенными свойствами должны заменить устаревшие.
Особое место среди новых материалов занимают композиты. По многим свойствам 
— прочности, вязкости — композиты значительно превышают традиционные материалы, 
благодаря чему потребности общества в них постоянно растут. На создание композитов 
тратится все больше ресурсов, а главными потребителями композитов сегодня являются 
автомобильная и космическая отрасли. 
С развитием медицины возникла потребность в замене органов и тканей в организме 
человека. Материалы, которые можно использовать для изготовления различных имплантов, 
создают в химических лабораториях. Металлические протезы просты в изготовлении, 
очень прочны, химически инертны и относительно дешевы. Главным недостатком металлов 
является то, что они подвергаются коррозии, из-за которой снижается механическая 
прочность, а организм отравляют ионы металлических элементов. Достаточно 
перспективными для изготовления имплантов являются сплавы титана (например, Ti-Al-
V). Они прочные, относительно легкие и устойчивые к коррозии. 
Сегодня все больше используют керамические биоимпланты. Керамика — 
замечательный биоматериал: она прочная, не поддается коррозии. Кроме того, керамика не 
стирается, что важно для искусственных суставов, а также характеризуется 
биосовместимостью. [1] 
Использование композитных материалов: углеродную ткань (углеволокно)
используют для армирования деталей велосипедов и автомобилей, из стеклопластика 
изготавливают корпуса байдарок и небольших лодок и даже целые дома. 

80
Современные биоматериалы используют для изготовления искусственных суставов 
и многофункциональных протезов конечностей 
Природа кажется неисчерпаемой кладовой, из которой человечество берет 
необходимое сырье. За последние 20 лет полезных ископаемых было потреблено больше, 
чем за всю историю человечества. В мире ежегодно добывают и перерабатывают около 100 
млрд тонн горных пород. Многие сырьевые источники уже истощены, поэтому остро стоит 
сырьевая проблема. Уже сегодня многие страны испытывают недостаток в отдельных 
природных ресурсах.
Комплексное использование сырья и отходов — основа комбинированных 
производств (разных химических, химических с металлургическими и др.). Необходимо 
внедрять безотходные технологии, т. е. такие производственные процессы, при которых 
отходы одного производства становятся сырьем (реагентами) для другого. 
Неисчерпаемым источником сырья являются промышленные и бытовые отходы. 
Задача химиков состоит в разработке методов эффективного использования таких отходов. 
Применение вторичного сырья дает возможность экономить природные сырье и энергию, а 
также снизить себестоимость продукта, поскольку расходы ресурсов в 2-3 раза (а 
по некоторым видам до 6 раз) меньше, чем производство из первичного сырья. Например, 
выплавка стали из металлолома требует в 6-7 раз меньше энергетических затрат и в 25 раз 
дешевле, чем получение стали из руды. 
Еще одной новой научной парадигмой, оформившейся в конце 20-го века, следует 
назвать супрамолекулярную химию, которую ее творец Жан-Мари Лен определил как химию 
межмолекулярных ансамблей и межмолекулярных связей[2]. Хотя молекулярные ассоциаты 
были давно известны в химии, а роль супрамолекулярной организации была хорошо 
известна в биологии, возникновение и развитие новой научной дисциплины, по словам Ж.-
М. Лена, стало возможным при сочетании трех условий: во-первых, признания новой 
парадигмы, показывающей значение разрозненных и, на первый взгляд, несвязанных 
наблюдений, во-вторых, наличия необходимых инструментов для изучения объектов данной 
области, в-третьих, готовности научного сообщества воспринять новую парадигму. 
Удивительный феномен такой самоорганизации сравним со сборкой сложнейших структур в 
живой клетке. Не исключено, отмечает Ж.-М. Лен, что однажды в лаборатории будет создана 
жизнь, основанная на других принципах, чем созданная природой. Значение 
супрамолекулярной химии состоит не только в том, что она наводит мост между живой и 
неживой природой, но и в том, что на основе ее принципов (распознавание, самосборка, 
самоорганизация) возможно создание супрамолекулярных систем и устройств, обладающих 
практически ценными свойствами, в том числе самособирающихсянаноструктурированных 
материалов. Здесь супрамолекулярная химия смыкается с нанохимией. 
Ключевая идея 
Химия вошла во все сферы жизни и деятельности человечества. В повседневной 
жизни мы используем много продуктов химической промышленности. Химия позволяет 
создавать новые материалы, не существующие в природе. 

жүктеу/скачать 12,12 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: