Projekti / Programi
Polimeri in polimerni materiali s posebnimi lastnostmi
01. januar 2015
- 31. december 2018
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| T390 |
Tehnološke vede |
Polimerska tehnologija, biopolimeri |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 2.05 |
Tehniške in tehnološke vede |
Materiali |
Biorazgradljivi polimeri, sintetični polipeptidi, zeleni polimeri, obnovljivi viri, biomasa, nanoceluloza, porozni funkcionalni materiali, nanokompoziti, grafen, Pickering emulzije, dostavni sistemi, pretočni sistemi, kataliza, čiščenje vod, separacijski procesi in shranjevanje energije
Raziskovalci (25)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0104 |
Kemijski inštitut |
Ljubljana |
5051592000 |
20.957 |
Povzetek
Vsebina in cilji programa zajemajo najnovejše smernice v polimerni znanosti in tehnologiji. Program obsega naslednja prednostna področja: zdravje in znanost o življenju, trajnostne polimere iz obnovljivih virov ter nove materiale in nanotehnologije za pripravo polimernih nanokompozitov in poroznih materialov s permanentno porozno strukturo. Skupno vsem predlaganim raziskovalnim področjem je natančna manipulacija strukture, morfologije in organiziranosti polimerov v raztopini ali trdnem stanju z namenom doseganja izjemnih in kontroliranih lastnosti polimerov in polimernih materialov, kar je ključnega pomena za njihovo uporabo v naprednih aplikacijah.
Raziskave na področju zdravja in znanosti o življenju obsegajo sintezo novih nosilcev zdravilnih učinkovin na osnovi sintetičnih polipeptidov, za peroralno dostavo v obliki nanodelcev, saj strukturo, funkcionalnost in arhitekturo polipeptidov lahko prilagajamo z izborom (predhodno modificiranih) aminokislin za njihovo sintezo ali pa s funkcionalizacijo in modificikacijo polipeptidov po končani polimerizaciji. Področje trajnostnih polimerov bo usmerjeno v sintezo termoplastičnih polimerov na osnovi obnovljivih virov-to je celuloze in drugih bio-osnovanih monomerov, v pridobivanje nanoceluloze iz raznih virov, vključno odpadkov, in njeno uporabo kot ojačevalo v nanokompozitih, v raziskave možnosti uporabe stranskih produktov pri pridobivanju nanocelulozev ter v študij vpliva plastike na okolje. Področje uporabe obnovljivih virov za proizvodnjo polimerov je pomembno iz vidika trajnosti polimerov kot preseganja odvisnosti od neobnovljivih, fosilnih virov surovin. Raziskave vpliva plastike na okolje bodo omogočile boljše razumevanje dolgoročnega vpliva polimerov na okolje in možnosti za njegovo varovanje. Raziskave bodo usmerjene tudi v nanokompozite na osnovi grafena z namenom priprave materialov z odličnimi mehanskimi, toplotnimi in tribološkimi lastnosti, ki bodo ključnega pomena za razvoj nove generacije, visoko-tehnoloških izdelkov. Pomembne bodo tudi raziskave na področju sinteze nove generacije poroznih funkcionalnih materialov s hierarhično zasnovano strukturo, ki nedvomno predstavljajo materiale prihodnosti, saj odpirajo možnost uporabe na številnih področjih tako v biomedicini, farmaciji, separacijskih in katalitskih procesih kot za čiščenje odpadnih voda in shranjevanja energije.
S pomočjo poglobljenega razumevanja, obvladovanja in optimiranja relacije sinteza-struktura-lastnosti polimerov in inovativnih rešitev znanstvenih izzivov, izvedba predlaganega programa zagotavlja pomemben prispevek k svetovni zakladnici znanja. Rezultati tekočega programa so pokazale odlično usposobljenost članov raziskovalne skupine kot tudi vodje programa za nadaljevanje visoko kakovostnih raziskav, predlaganih v programu, ki obsegajo najsodobnejše usmeritve polimernega področja z namenom, da bi zagotovili najvišjo raven podpore potrebam slovenske polimerne industrije kot tudi družbe in trajnostnega razvoja človeštva.
Pomen za razvoj znanosti
Tematike programa so med najbolj aktualnimi področji raziskav polimerov in polimernih materialov in so pomembne za razvoj osnovnega znanja kot uporabe polimerov. Skupno vsem predlaganim raziskovalnim področjem je natančna manipulacija strukture, morfologije in organiziranosti polimerov v raztopini in trdnem stanju z namenom doseganja izjemnih in kontroliranih lastnosti polimerov in polimernih materialov. S pomočjo poglobljenega razumevanja in inovativnih rešitev znanstvenih izzivov, predlagani program zagotavlja pomemben prispevek k svetovni zakladnici znanja. Nova odkritja bodo objavljena in predstavljena v/na domačih in mednarodnih znanstvenih revijah/konferencah, medtem ko bomo inovativne rešitve patentno zaščitili.
Precejšen del raziskav je osredotočen na premagovanje izzivov, ki bi omogočili učinkovito peroralno dostavo proteinskih in peptidnih zdravilnih učinkovin. Dostavni sistemi v obliki nanodelcev, ki ščitijo učinkovino pred razpadom in jo ciljno dostavijo v prebavni trakt in tako omogočijo učinkovito dostavo so predmet številnih raziskav. Sintetični polipeptidi s prilagodljivo strukturo in lastnostmi kažejo na tem področju velik potencial. Naše strokovno znanje in izkušnje na tem področju so jamstvo za sintezo ciljnih polipeptidnih struktur za izbrane namene. Kemija obnovljivih virov za proizvodnjo komercialnih izdelkov predstavlja zelo pomembno in inovativno področje, v katerega so vključeni raziskovalci iz akademske in industrijske sfere. Gre za nadomeščanje tradicionalnih polimerov na osnovi fosilnih derivatov, ki se počasi vključujejo v naravne snovne tokove, s polimeri na osnovi biomase, ki kažejo krajši življenjski cikel. Zaradi naraščajočih cen petro-kemičnih izdelkov in naraščajočo skrbjo za okolje so v zadnjih nekaj letih raziskave intenzivno usmerjene v sintezo monomerov in polimerov iz obnovljivih virov. Nanokompoziti na osnovi grafena so eden izmed najbolj aktivnih področij, saj obljubljajo širitev področij uporabe polimerov na elektroniko, kemijske vire energije, solarne tehnologije, katalizo in na področje gradbeništva. Rezultati kakovostnih in inovativnih študij na tem področju, so osnova za nadaljnje intenzivne raziskave, kot kaže hitro naraščajoče število objav in citatov. Ker je za napredne aplikacije ključnega pomena priprava pametnih materialov s popolnoma obvladljivimi lastnostnimi, je temeljno razumevanje in poznavanje odnosov med strukturo in lastnostmi nujno potrebno. Poseben poudarek bo zato namenjen raziskavam na področju zelo obetavnih hierarhično poroznih, funkcionalnih pametnih materialov. Novo pridobljeno znanje v okviru teh raziskav bo objavljeno v revijah z visokim faktorjem vpliva, patentno zaščiteno in bo podlaga za nove revolucionarne ideje v prihodnosti.
Pomen za razvoj Slovenije
Vsebina in cilji programa upoštevajo najnovejša spoznanja in smernice evropske in svetovne polimerne znanosti in tehnologije in so hkrati tesno povezani s slovensko kemijsko industrijo, ki ustvarja pomemben del nacionalnega prihodka na področju polimernih materialov. Uspešna izvedba in ustvarjeni rezultati med izvajanjem programa bodo pomembno prispevali k svetovni zakladnici znanja, ki bo koristno tudi za nadaljnji napredek slovenske polimerne industrije.
Cilj raziskav na področju sintetičnih polipeptidov in njihovih hibridnih materialov je izboljšati učinkovitost in varnost zdravljenja z biofarmacevtiki. Ta delovni sklop ima velik aplikativni potencial za razvoj tehnološko obetavnih novih dostavnih sistemov, ki so bistvenega pomena za farmacevtsko industrijo, pomemben finančni element v Sloveniji, ki je že vključen v razvoj biofarmacevtikov in se odlikuje po velikem številu izdelkov z visoko dodano vrednostjo. Trenutna tehnološka, socialna in ekonomska družbena situacija obsega okoljska vprašanja povezana z odlaganjem odpadkov, izčrpavanjem neobnovljivih virov energije in tudi nepredvidljive cene surove nafte, njena nihanja kot tudi neizbežno izčrpanje teh virov, ki tako stimulirajo raziskave v smeri razvoja polimernih materialov iz obnovljivih virov kot alternativo trenutnim polimernim materialom, ki temeljijo na fosilnih virih. Uporaba obnovljivih virov bistveno prispeva k trajnostnemu razvoju človeštva. Zato iskanje koncepta: "odgovorno ravnanje pri zadovoljevanju trenutnih potreb, da ne bi ogrozili možnosti prihodnjih generacij, da zadovoljijo svoje", ki temelji na ne-petrokemičnih surovinah, postala ena od družbenih paradigem 21. stoletja. Po drugi strani bodo polimerni nanokompoziti na osnovi grafena odprli nove možnosti za izdelavo visoko-tehnoloških konstrukcijskih materialov, medtem ko bodo hierarhično strukturirane, pametne, porozne pene igrale pomembno vlogo kot reaktivni nosilci pri organski sintezi na trdi fazi, v biomedicinskih aplikacijah, v litij-ionskih baterijah, v heterogeni katalizi, kakor tudi pri čiščenju odpadnih voda.
Znanje, pridobljeno med izvajanjem programa bo imelo velik pomen za promocijo Slovenije, dostop do tujih znanj, sodelovanje v mednarodni delitvi dela in izobraževanje usposobljenega kadra. Tako lahko upravičeno pričakujemo, da bodo pričakovani rezultati ne le prispevali k promociji raziskovalne skupine in institucije, temveč bodo imeli večji učinek, vključno s promocijo države. Programska skupina se v podporo družbenim smernicam razvoja povezuje v slovenska združenja (grozd, centri odličnosti) in sodeluje pri izvajanju njihovih aktivnosti, pri izobraževanju kadrov in je aktivna pri mednarodnem sodelovanju. Ta kombinacija je pogoj za dinamično vzdrževanje svetovno primerljivega znanja in prenos le tega v smeri uporabnikov.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2015,
2016,
2017,
zaključno poročilo
