Ruski naučnici razvili model koji bi mogao da produži rok trajanja hrane
CC0 / Slika generisana veštačkom inteligencijom /
Pratite nas
Novi model za izračunavanje propustljivosti polimera za gasove, koji su razvili naučnici Kabardino-Balkarskog državnog univerziteta (KBGU) u saradnji sa kolegama iz drugih naučnih ustanova, mogao bi da pomogne u stvaranju novih materijala za pakovanje i čuvanje hrane, kao i zaštitnih premaza koji sprečavaju koroziju metala.
Rezultati istraživanja objavljeni su u naučnom časopisu „Izvestija Kabardino-Balkarskog državnog univerziteta“.
Polimeri se široko koriste u proizvodnji ambalaže za prehrambene proizvode i zaštitnih premaza za metal, ali mnogi od njih propuštaju gasove i vlagu. Zbog toga se skraćuje rok trajanja hrane, dok metalni proizvodi podležu oksidaciji.
Kako objašnjavaju autori istraživanja, da bi se smanjila propustljivost polimera, u njih se dodaju čvrste čestice nanometarskih dimenzija, čime se dobijaju polimerni kompoziti.
Te čestice stvaraju svojevrsni „krivudavi put“ za prolazak gasova. Što je više čestica, gasovima je teže da prodru kroz materijal.
Naučnici Kabardino-Balkarskog državnog univerziteta „H. M. Berbekov“, zajedno sa kolegama sa Dagestanskog državnog pedagoškog univerziteta „R. Gamzatov“ i Ruskog državnog univerziteta za turizam i usluge, pokazali su da na prenos gasova značajno utiče još jedan faktor – afinitet komponenti, odnosno stepen povezanosti čestica punila sa polimerom.
Prema rečima istraživača, što su čestice sitnije i ravnomernije raspoređene u polimeru, to je ovaj efekat izraženiji.
„Za istraživanje smo koristili polikarbonat na bazi bisfenola A kao osnovni polimer, dok su kao punila upotrebljeni grafit i termički redukovani grafen. Uzorci su dobijeni mešanjem komponenti u rastopljenom stanju. Metodom fraktalne analize opisali smo zavisnost faktora vijugavosti, parametra koji pokazuje koliko je složen put gasa kroz materijal, od stepena strukturnog afiniteta“, objasnio je Igor Dolbin, kandidat hemijskih nauka i viši naučni saradnik Centra za napredne materijale i aditivne tehnologije KBGU.
Prema njegovim rečima, kada postoji potpuna strukturna srodnost komponenti, relativna propustljivost za gasove zavisi isključivo od količine dodatih čestica.
Međutim, kada se stepen srodnosti smanjuje, propustljivost kompozita za gasove opada u poređenju sa čistim polimerom.
Dolbin je pojasnio da upravo stepen povezanosti čestica sa polimernom matricom određuje koliko će se propustljivost materijala smanjiti.
Naučnici su predložili i empirijske jednačine koje opisuju ovu zavisnost. Razlika između eksperimentalnih i teorijskih rezultata iznosila je oko šest do sedam odsto, što je uporedivo sa greškom merenja.
„Dobijeni rezultati omogućavaju da se teorijski predvide svojstva polimernih materijala i planiraju eksperimenti za dobijanje gotovog proizvoda, čime se smanjuju potrošnja energije i potreba za radom u početnim fazama istraživanja. Model se, uz neophodna prilagođavanja, može primeniti i na druge vrste polimera i kompozita“, objasnio je Dolbin.
Naučnici planiraju da nastave istraživanja usmerena na smanjenje propustljivosti polimernih materijala za gasove, kako bi se nova rešenja u budućnosti mogla primeniti u industrijskoj proizvodnji.
