ІННОВАЦІЙНІ ПІДХОДИ ДО СТВОРЕННЯ ГІБРИДНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ БІОПОЛІМЕРІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ВІД ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ
DOI:
https://doi.org/10.32689/maup.it.2025.2.23Ключові слова:
біополімери, радіаційно стійкі матеріали, нанокомпозити, іонізуюче випромінюванняАнотація
У статті розглядається проблема створення екологічно безпечних та радіаційно стійких гібридних матеріалів на основі природних полімерів для використання в умовах дії іонізуючого випромінювання. Актуальність дослідження зумовлена недоліками традиційних екранувальних матеріалів, зокрема їхньою токсичністю, складністю утилізації та обмеженою ефективністю проти різних типів випромінювання.Метою статті є розроблення концептуальної схеми та алгоритму створення екологічно безпечних, радіаційно стійких гібридних матеріалів на основі природних полімерів для використання в радіаційних технологіях різного призначення.Методологія. Методологічну основу дослідження становить поетапний комплексний підхід, що включає: відбір природних полімерів із високим потенціалом радіаційної стійкості (зокрема лігніну); їх хімічну модифікацію для покращення міжфазної взаємодії з неорганічними компонентами; впровадження нанонаповнювачів оксидів металів із радіаційно-захисними властивостями; синтез гібридних матеріалів за контрольованих технологічних умов. Для характеристики структури, морфології, термостійкості та функціональних властивостей матеріалів запропоновано використовувати комплекс аналітичних методів: FTIR-спектроскопію, сканувальну електронну мікроскопію (SEM), рентгеноструктурний аналіз (XRD), термогравіметричний аналіз (TGA) та механічні випробування до і після дії іонізуючого випромінювання.Наукова новизна. Уперше запропоновано алгоритм створення гібридних матеріалів на основі природних полімерів з урахуванням екологічної безпечності, біосумісності та здатності до нейтралізації шкідливих побічних ефектів радіаційного впливу (вторинних електронів, радикалів).Висновок. У статті обґрунтовано доцільність створення екологічно безпечних та радіаційно стійких гібридних матеріалів на основі природних полімерів як альтернативи традиційним екранувальним засобам. Розроблено концептуальну схему й алгоритм синтезу таких матеріалів, що охоплює вибір базового біополімеру, його модифікацію, інтеграцію неорганічних нанокомпонентів і подальше тестування готового композиту. Обґрунтовано ефективність використання лігніну завдяки його радіаційній стійкості та антиоксидантним властивостям. Запропоновано підходи до введення оксидів металів для нейтралізації вторинних електронів і радикалів, що забезпечує багаторівневий захист від іонізуючого випромінювання.
Посилання
Нові радіаційно стійкі гібридні матеріали на основі природних полімерів. (Етап: Розроблення концепції та алгоритму створення гібридних радіаційно стійких матеріалів на основі природних полімерів). Центр інформаційно-аналітичного та технічного забезпечення моніторингу об'єктів атомної енергетики НАН України. 2024. № 0224U033588. 86 с.
Abu Bakar N. F., Amira Othman S., Amirah Nor Azman N. F., Saqinah Jasrin N. Effect of ionizing radiation towards human health: A review. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 268(1). P. 012005. URL: https://doi.org/10.1088/1755-1315/268/1/012005
Chang S., Guo X., Zhang X. Radiation shielding polymer composites: Ray-interaction mechanism, structural design, manufacture and biomedical applications. Materials & Design. 2023. Vol. 233. 112253. URL: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2023.112253
Chmielewski A. G. Radiation technologies: The future is today. Radiation Physics and Chemistry. 2023. Vol. 213. 111233. URL: https://doi.org/10.1016/j.radphyschem.2023.111233
Luo Y.-S., Chen Z., Hsieh N.-H., Lin T.-E. Chemical and biological assessments of environmental mixtures: A review of current trends, advances, and future perspectives. Journal of Hazardous Materials. 2022. Vol. 432. 128658. URL: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2022.128658
Moreno A., Horizons M. S.-M. Lignin-Based Smart Materials: A Roadmap to Processing and Synthesis for Current and Future Applications. Materials Horizons. 2020. Vol. 7(9). P. 2237–2257. URL: https://doi.org/10.1039/D0MH00798F
Pylypchuk Ie., Kovach V., Iatsyshyn A., Kutsenko V., Taraduda D. Development Boron and Gadolinium-Containing Composite Materials Based on Natural Polymers for Protection Against Neutron Radiation. In: Zaporozhets A. (ed.) Systems, Decision and Control in Energy V. Cham: Springer, 2023. P. 527–540. URL: https://doi.org/10.1007/978-3-031-35088-7_28
Sarosi O., Sulaeva I., Fitz E., Sumerskii I., Bacher M., Potthast A. Lignin Resists High-Intensity Electron Beam Irradiation. Biomacromolecules. 2021. Vol. 22. P. 4365–4372. URL: https://doi.org/10.1021/acs.biomac.1c00926
Vieira Y., et al. A critical review of the current environmental risks posed by the antidiabetic Metformin and the status, advances, and trends in adsorption technologies for its remediation. Journal of Water Process Engineering. 2023. Vol. 54. 103943. URL: https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2023.103943
Xu C., Xia D., Zhang X., Yao Q., Wang Y., Zhang C. In situ analysis of metallodrugs at the single-cell level based on synchrotron radiation technology. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 2024. Vol. 171. 117515. URL: https://doi.org/10.1016/j.trac.2023.117515
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Олександр ПОПОВ, Валерія КОВАЧ, Євген ПИЛИПЧУК, Євгенія КОЧЕЛАБ, Володимир АРТЕМЧУК, Теодозія ЯЦИШИН, Володимир КУЦЕНКО
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
