Докторант
  1. Неорганическая химия  1.1. Координационная химия  1.1.1. Теория поля лигандов  1.1.2. Теория кристаллического поля  1.1.3. Теория молекулярных орбиталей для координационных соединений  1.1.4. Устойчивость координационных соединений  1.1.5. Электронные спектры координационных соединений  1.1.6. Изомерия в координационных соединениях  1.1.7. Кинетика и механизм координационных реакций  1.2. Органометаллическая химия  1.2.1. Металлокарбонилы  1.2.2. Металлические алкилы и арилы  1.2.3. Карбены Фишера и Шрока  1.2.4. Оксидативное присоединение и восстановительное элиминирование  1.2.5. Металлические гидриды  1.2.6. Катализ с помощью металлоорганических соединений  1.2.7. Металлоцены и сэндвич-комплексы  1.2.8. Активация CH  1.3. Химия твердых тел  1.3.1. Кристаллические структуры и решетки  1.3.2. Теория зон и электрические свойства  1.3.3. Дефекты в кристалле  1.3.4. Синтез твердых материалов  1.3.5. Магнитные и оптические свойства твердых тел  1.3.6. Сверхпроводимость  1.3.7. Ионика твердого состояния  1.4. Био-неорганическая химия  1.4.1. Металлопротеины и ферменты  1.4.2. Транспорт и хранение ионов металлов  1.4.3. Роль металлов в медицине  1.4.4. Катализ, вдохновленный биологией  1.4.5. Взаимодействия металлов с ДНК  1.4.6. Metal Complexes in Medical Science  1.5. Лантаноиды и актиноиды  1.5.1. Электронная конфигурация и степени окисления в лантаноидах и актиноидах  1.5.2. Спектральные и магнитные свойства в лантанидах и актиноидах  1.5.3. Разделение и извлечение лантаноидов и актинойдов  1.5.4. Координационная химия элементов f-блока  1.6. Химия главной группы  1.6.1. Химия соединений бора  1.6.2. Химия соединений кремния и германия  1.6.3. Химия соединений фосфора и серы  1.6.4. Органосиликатная химия  1.6.5. Химия инертных газов
  2. Органическая химия  2.1. Механизм реакции  2.1.1. Реакции нуклеофильного замещения  2.1.2. Электрофильные реакции присоединения и замещения  2.1.3. Реакции элиминирования  2.1.4. Реакции перегруппировки  2.1.5. Радикальные реакции  2.1.6. Перициклические реакции  2.1.7. Фотохимические реакции  2.2. Стереохимия  2.2.1. Хиральность и оптическая активность  2.2.2. Структурный анализ  2.2.3. Стереоэлектронные эффекты  2.2.4. Асимметричный синтез  2.2.5. Динамическая стереохимия  2.3. Органометаллическая химия в органическом синтезе  2.3.1. Органолитиевые и органомагниевые реагенты  2.3.2. Реакции сопряжения, катализируемые переходными металлами  2.3.3. Реакции, катализируемые палладием  2.3.4. Олефиновый метатезис  2.3.5. Катализ золота и серебра  2.4. Химия природных продуктов  2.4.1. Алкалоиды и терпеноида  2.4.2. Стероиды и флавоноиды  2.4.3. Полный синтез природных соединений  2.4.4. Биосинтез природных продуктов  2.5. Супрамолекулярная химия  2.5.1. Химия "хозяин-гость"  2.5.2. Самосборка и молекулярное распознавание  2.5.3. Супрамолекулярный катализа  2.5.4. Молекулярные машины
  3. Физическая химия  3.1. Термодинамика  3.1.1. Законы термодинамики  3.1.2. Химический потенциал и равновесие  3.1.3. Статистическая термодинамика  3.1.4. Неравновесная термодинамика  3.2. Квантовая химия  3.2.1. Уравнение Шрёдингера и его применения  3.2.2. Теория молекулярных орбиталей  3.2.3. Теория функционала плотности  3.2.4. Методы пост-Хартри–Фока  3.3. Химическая кинетика  3.3.1. Теория скорости реакции  3.3.2. Механизм и законы скорости  3.3.3. Катализ и кинетика ферментов  3.3.4. Динамика реакций  3.4. Спектроскопия и молекулярная структура  3.4.1. Инфракрасная спектроскопия  3.4.2. УФ-видимая спектроскопия  3.4.3. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса  3.4.4. Масс-спектрометрия  3.4.5. Раманская спектроскопия  3.5. Поверхностная и коллоидная химия  3.5.1. Адсорбция и катализм  3.5.2. ПАВ и мицеллы  3.5.3. Коллоидная стабильность  3.5.4. Наноматериалы и интерфейсы
  4. Аналитическая химия  4.1. Хроматография  4.1.1. Газовая хроматография  4.1.2. Высокоэффективная жидкостная хроматография  4.1.3. Thin Layer Chromatography  4.1.4. Ионная хроматография  4.2. Электроаналитические методы  4.2.1. Вольтамметрия и Полярография  4.2.2. Кондуктометрия и потенциометрия  4.2.3. Кулонометрия  4.3. Спектроскопические методы  4.3.1. Атомно-абсорбционная спектроскопия  4.3.2. Флуоресцентная спектроскопия  4.3.3. Рентгеновская дифракция  4.3.4. Спектроскопия электронного парамагнитного резонанса  4.4. Хемометрика  4.4.1. Обработка данных и статистические методы  4.4.2. Мультдисциплинарный анализ  4.4.3. Машинное обучение в аналитической химии
  5. Теоретическая и вычислительная химия  5.1. Молекулярное динамическое моделирование  5.2. Методы квантовой химии  5.3. Компьютерное проектирование лекарств  5.4. Машинное обучение в химии  5.5. Аб иницио молекулярная динамика
  6. Биофизика и медицинская химия  6.1. Открытие и разработка лекарств  6.2. Кинетика ферментов и ингибирование  6.3. Подход к химической биологии  6.4. Взаимодействия белок-лиганд  6.5. Биоортогональная химия
  7. Химия материалов  7.1. Химия полимеров  7.1.1. Механизм полимеризации  7.1.2. Функциональные полимеры  7.1.3. Биоразлагаемые полимеры  7.1.4. Проводящие и полупроводниковые полимеры  7.2. Нанохимия  7.2.1. Наночастицы и наноструктуры  7.2.2. Наноматериалы на основе углерода  7.2.3. Квантовые точки  7.3. Энергетическая и экологическая химия  7.3.1. Battery and Fuel Cell Chemistry  7.3.2. Зеленая химия и устойчивые материалы  7.3.3. Фотокатализ

Докторант → Химия материалов → Химия полимеров ↓


Биоразлагаемые полимеры


Биоразлагаемые полимеры — это увлекательная и важная область в поле химии полимеров, особенно с учетом движения мира к более устойчивым и экологически чистым материалам. В современном мире акценты на снижение загрязнения окружающей среды, особенно вызванное отходами пластика, сфокусировали внимание на разработке материалов, которые могут безопасно разлагаться в природной среде. Это подробное описание углубляется в сложность и богатство биоразлагаемых полимеров, объясняя концепции доступным образом.

Что такое биоразлагаемые полимеры?

Биоразлагаемые полимеры — это класс полимеров, которые разлагаются после их предполагаемой цели на природные побочные продукты, такие как газы (CO2, N2), вода, биомасса и неорганические соли. Разложение этих полимеров происходит под действием природных микроорганизмов, таких как бактерии, грибы и водоросли.

Структура биоразлагаемых полимеров

Химическая структура биоразлагаемых полимеров спроектирована таким образом, чтобы они могли подвергаться ферментативным и гидролитическим механизмам, ведущим к их дезинтеграции. Обычно эти полимеры характеризуются наличием функциональных групп, чувствительных к экологическим взаимодействиям, таким как влажность, температура и микробное воздействие. Например, связи между сложными эфирами, амидными и эфирными группами часто включаются в основную цепочку полимера для облегчения биодеградации.

Типы биоразлагаемых полимеров

Биоразлагаемые полимеры можно грубо классифицировать на две категории:

  • Природные биоразлагаемые полимеры: Эти полимеры получены из природных источников. Примеры включают полисахариды, такие как крахмал и целлюлоза, и белки, такие как желатин и шелк.
  • Синтетические биоразлагаемые полимеры: Эти полимеры созданы человеком и разработаны для биоразлагаемости. Примеры включают полигликолевую кислоту (PGA), полимолочную кислоту (PLA) и поликапролактон (PCL).

Химия биоразлагаемых полимеров

Чтобы понять, как работают биоразлагаемые полимеры, давайте более подробно рассмотрим их химию.

Полимолочная кислота (PLA)

n(C3H6O3) → (C3H4O2)n + nH2O

PLA — один из наиболее широко используемых биоразлагаемых полимеров. Синтезируется с помощью полимеризации молочной кислоты, которую можно получить из возобновляемых ресурсов, таких как кукурузный крахмал и сахарный тростник. Сложные эфирные связи в PLA подвержены гидролизу, вызывая разложение полимера на молочную кислоту со временем, которая затем может быть метаболизирована микроорганизмами.

Полигликолевая кислота (PGA)

n(C2H4O3) → (C2H2O2)n + nH2O

PGA — другой важный биоразлагаемый полимер, известный своей высокой прочностью и способностью разлагаться на гликолевую кислоту. Как и PLA, PGA содержит сложные эфирные связи, которые расщепляются гидролизом, что делает его идеальным для медицинских приложений, таких как швы.

Применение биоразлагаемых полимеров

Полезность биоразлагаемых полимеров простирается на многие отрасли, особенно в упаковке, сельском хозяйстве, медицине и т.д.

Медицинские применения

В медицинской сфере биоразлагаемые полимеры произвели революцию в использовании имплантатов и устройств в теле. Поскольку эти материалы в конечном итоге разлагаются, они устраняют необходимость в дополнительной операции для удаления устройств. Некоторые заметные применения включают:

  • Швы: Изготовлены из PGA и PLA, эти швы со временем растворяются, устраняя необходимость их удаления.
  • Доставка лекарств: Биоразлагаемые полимеры могут поглощать лекарства и медленно выпускать их в тело по мере разложения.
  • Тканевая инженерия: Структуры, изготовленные из биоразлагаемых полимеров, поддерживают рост новой ткани, затем разлагаются, оставляя после себя натуральную ткань.

Экологическое воздействие и упаковка

В условиях экологического кризиса, вызванного традиционными пластиками, биоразлагаемые полимеры служат отличной альтернативой материалам для упаковки. Их можно использовать для производства биоразлагаемых сумок, пленок и контейнеров, что позволит сократить количество отходов на свалках и загрязнение окружающей среды.

Преимущества биоразлагаемых полимеров

Использование биоразлагаемых полимеров предлагает несколько преимуществ:

  • Экологические преимущества: Снижение углеродного следа от отходов и материалов на свалках.
  • Устойчивость: Многие биоразлагаемые полимеры получены из возобновляемых ресурсов.
  • Низкая токсичность: Эти полимеры часто разлагаются на нетоксичные продукты.

Проблемы внедрения биоразлагаемых полимеров

Несмотря на множество преимуществ, несколько проблем препятствуют широкому внедрению биоразлагаемых полимеров:

  • Стоимость: Биоразлагаемые полимеры могут быть дороже в производстве, чем традиционные пластики.
  • Характеристики: Не все биоразлагаемые полимеры обладают такими же механическими свойствами, как их небезопасныеаналоги.
  • Рециркуляция: Инфраструктура для переработки биоразлагаемых полимеров все еще находится в стадии разработки.

Будущее биоразлагаемых полимеров

Исследования биоразлагаемых полимеров продолжаются, и значительные успехи делаются в разработке новых материалов с улучшенными свойствами. Цель состоит в повышении их прочности, универсальности и производственной эффективности при снижении затрат. Таким образом, будущее биоразлагаемых полимеров выглядит многообещающим в плане решения экологических проблем и продвижения материаловедения.

Разработка гибридов путем совмещения природных и синтетических биоразлагаемых полимеров является захватывающей областью, потенциально приводящей к созданию новых материалов, использующих преимущества обоих классов. Таким образом, биоразлагаемые полимеры будут продолжать играть ключевую роль в прокладке пути к устойчивому и экологически чистому будущему.


Докторант → 7.1.3


U
username
0%
завершено в Докторант

← Предыдущий (7.1.2)
Функциональные полимеры
Следующий (7.1.4) →
Проводящие и полупроводниковые полимеры

Комментарии 



Биоразлагаемые полимеры

https://www.chemistryelite.com/phd/7.1.3?ceal=ru