Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) им. Бербекова разработали модель расчета, которая точно прогнозирует газопроницаемость полимеров. Результаты исследования помогут создать упаковочные материалы нового поколения. Они смогут радикально увеличить сроки годности продуктов, а также защитят металл от коррозии.

В 2026 году развитие химии полимеров в России опирается на национальный проект «Новые материалы и химия». Отрасль активно переходит от импортозамещения к созданию собственных высокотехнологичных решений для пищевой промышленности и ОПК. Проблема проницаемости упаковки остается одной из ключевых: классические пластики пропускают кислород и водяные пары, что ведет к окислению продуктов и металлов. Создание нанокомпозитов - один из главных векторов импортозамещения в упаковочной индустрии, позволяющий снизить зависимость от зарубежных барьерных пленок.

Чтобы сделать пластик менее проницаемым для газов, в него обычно добавляют твердые наночастицы, которые создают преграду для молекул. Однако ученые из КБГУ вместе с коллегами из ДГПУ им. Гамзатова и РГУТИС доказали, что важна не только масса этой добавки. Главную роль играет аффинность - то, насколько прочно наночастицы сцепляются с основой материала.

Как объяснил кандидат химических наук, старший научный сотрудник Центра КБГУ Игорь Долбин, во время опытов исследователи плавили поликарбонат и смешивали его с графитом и графеном. С помощью математического анализа они смогли точно описать, как прочность сцепления этих компонентов влияет на то, насколько сложно газу просочиться сквозь пластик.

Ученые выяснили: если компоненты идеально подходят друг другу, то проницаемость зависит только от количества добавки. Но если сцепление между ними ослабевает, то газ начинает проходить сквозь материал еще хуже.

Формулы, которые вывели исследователи, полностью подтвердились на практике. Реальные замеры совпали с теоретическими расчетами почти идеально - разница составила всего 6–7%, что считается обычной погрешностью прибора.

Игорь Долбин добавил, что эти результаты помогут ученым заранее рассчитывать свойства новых материалов на компьютере и не тратить лишнее время и энергию на бесконечные практические опыты. Созданную ими модель теперь можно применять и для работы с другими видами пластика.

В перспективе на 2026–2027 годы научный коллектив планирует продолжить работу по дальнейшему снижению газопроницаемости для последующего масштабирования технологии и ее внедрения в серийное производство пищевой упаковки.

Иллюстрация сгенерирована ИИ