Молодые учёные ИОХ РАН: Жарков Михаил

                                 E. K. Kosareva, M. N. Zharkov, D. B. Meerov, R. V.

                                 Gainutdinov, I. V. Fomenkov, S. G. Zlotin, A. N. Pivkina, I. V.

                                 Kuchurov, N. V. Muravyev, HMX surface modification

                                 with polymers via sc-CO2 antisolvent process:

                                 A way to safe and easy-to-handle energetic materials,

                                 Chem. Eng. J., 2022, 428,

                                 131363. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131363

Я занимаюсь одновременно несколькими направлениями исследований, объединенными общей идеей – полезного применения суб- и сверхкритических флюидов в качестве реакционной среды для разработки безопасных и эффективных способов получения ценных соединений двойного назначения, а также материалов на их основе. Чаще всего для этой цели мы используем сжиженный диоксид углерода (СO2) или же безопасный фреон R-134a (1,1,1,2-тетрафторэтан). С практической точки зрения по своим физико-химическим характеристикам эти флюиды превосходят традиционные растворители и позволяют тонко настраивать свойства среды, в которой проводятся химические или физические превращения. Вместе с тем оба газа являются негорючими, нетоксичными для человека и окружающей среды, они коммерчески доступны и легко регенерируются, что делает их использование привлекательным в рамках концепции устойчивого развития.

В одной из наших последних работ (E. K. Kosareva, M. N. Zharkov, D. B. Meerov, R. V. Gainutdinov, I. V. Fomenkov, S. G. Zlotin, A. N. Pivkina, I. V. Kuchurov, N. V. Muravyev, HMX surface modification with polymers via sc-CO2 antisolvent process: A way to safe and easy-to-handle energetic materials, Chem. Eng. J., 2022, 428, 131363. DOI: 10.1016/j.cej.2021.131363) мы успешно использовали диоксид углерода в сверхкритическом состоянии (ск-СО2) как среду для покрытия частиц 1,3,5,7-тетранитро-1,3,5,7-тетраазациклооктана (HMX – одно из самых популярных в мире энергоемких соединений) полимерными пленками для снижения его чувствительности к внешним воздействиям. Применение ск-СО2 в сравнении с традиционными средами позволило добиться более однородного покрытия частиц, избежать их слипания, полностью исключить опасную и энергозатратную стадию сушки полученных композитов. Сами композиты при этом демонстрировали значительно более низкую чувствительность к механическим воздействиям, а также лучшую сыпучесть, что упрощает переработку, транспортировку и хранение таких порошков. Исследованием свойств полученных композитов занимались наши коллеги из Лаборатории энергетических материалов ФИЦ ХФ РАН под непосредственным руководством к.т.н. Муравьева Н.В.

Полученные в работе результаты могут быть использованы на практике при производстве энергоемких композиционных материалов двойного назначения, например, в горнодобывающей или космической отрасли промышленности.

Основные сложности заключались в воспроизводимости результатов: от партии к партии получаемые образцы композитов значительно отличались по своим характеристикам, а порой и по внешнему виду! Оказалось, что в конструкции коммерческого реактора, в котором мы проводили процесс, скрывался существенный изъян, приводящий к случайному непроизвольному ухудшению качества получаемых композитов.

Для решения данной проблемы мы обратились к заведующему Инновационно-технического отдела нашего института Демину А.В. Он предложил нам изготовить новый опытный реактор, исключающий фактор случайности в наших экспериментах. Мы с моим коллегой к.х.н. Кучуровым Ильей разработали такой реактор и, уже через несколько недель, несмотря на сложность поставленной задачи, токарь Иванов Александр изготовил его по нашим чертежам. После этого экспериментальная работа пошла на порядок быстрее, а получаемые образцы не отличались друг от друга в разных партиях.

Да, конечно. Данное направление является очень перспективным для дальнейших исследований. В процессах получения современных сложных композиционных материалов, ультрадисперсных частиц, сокристаллов и т.д. всегда важную роль будет играть реакционная (или рабочая) среда. Поэтому наши работы по эффективному использованию экологичных и безопасных сред вместо традиционных органических растворителей в таких процессах еще не скоро утратят свою актуальность.

Мне с детства было интересно устройство реального мира вокруг, а также технологий, разработанных человечеством. Видимо движимый этим интересом, я выбрал свой профессиональный путь, в котором химия и химическая технология стали моими инструментами.

Во время обучения на старших курсах ВолгГТУ один из преподавателей подал мне идею продолжить обучение в аспирантуре ИОХ РАН и познакомил меня с Ильей Кучуровым — моим будущим научным руководителем.

Любопытством и смелостью. Это позволит не бояться искать новые направления исследований и пробовать неординарные подходы для решения современных задач.