Колектив науковців під керівництвом завідувача відділу зварювання пластмас Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України доктора технічних наук Максима Юрженка завершує виконання проєкту «Розробка нанокомпозитних полімерних біоматеріалів з ефективною противірусною та антимікробною дією і технології 3D друку виробів з них» за грантом Національного фонду досліджень України (НФДУ) (№2020.01/0222, конкурс «Наука для безпеки людини і суспільства»). Про це та інші свої дослідження учений розповів в інтерв’ю пресслужбі НАН України.
 Доктор технічних наук Максим Юрженко (перший праворуч) із колегами за проєктом за ґрантом НФДУ – вченими Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України. Фото тут і далі люб’язно надав Максим Юрженко |
– Пане Максиме, коли і як з’явилась ідея досліджень, котра допомогла вам із колегами вибороти грант НФДУ?
– Ідея убезпечити від бактерій і вірусів поверхні з полімерних матеріалів, які розповсюджені дуже широко й оточують нас усюди, виникла доволі давно. На неї нас наштовхнули мобільні телефони. Їхні корпуси виготовляються саме з полімерів і, як стверджують фахівці, можуть накопичувати значно більше патогенних мікроорганізмів, ніж, наприклад, вбиральня. Тож ми почали міркувати, яким чином ці й інші часто використовувані вироби зробити безпечними для людини, аби не доводилося постійно їх протирати, мити після них руки і так далі. Нового поштовху дослідженням надала пандемія, адже певний час вважалося, що коронавірус поширюється не лише повітряно-крапельним шляхом, а й через поверхні. Тож ми почали інтенсивно працювати в цьому напрямі і майже одразу збагнули, що справді можемо створити відносно безпечні для людини вироби з полімерних матеріалів. Принаймні убезпечити ці вироби від деяких бактерій і вірусів. Але виготовляти покриття великої площі, у промислових масштабах, ми не мали технологічних можливостей, тому зупинилися на актуальному нині 3D друці. Вирішили, що спочатку спробуємо попрацювати з матеріалами для виробів, які можна формувати на 3D принтері.
Починаючи ці роботи, ми запропонували співпрацю колегам із кількох інших установ. По-перше, з Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України – лідера в галузі полімерних матеріалів, зокрема і їх модифікації. На себе, крім загального керівництва проєктом, ми взяли також формування філаментів (напівфабикатів адитивного виробництва) і 3D виробів із полімерних композитних матеріалів, які спеціально для наших досліджень створили хіміки. Далі потрібно було перевірити антимікробні та противірусні властивості цих виробів. До цієї частини досліджень долучились учені Інституту мікробіології та вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України. Вони підтвердили, що наші вироби справді перешкоджають поширенню патогенних мікроорганізмів, а саме – стафілокока, вірусу грипу та деяких інших. Останню і дуже цікаву частину досліджень виконали у Національному науковому центрі радіаційної медицини Національної академії медичних наук України – перевірили матеріали, розроблені у межах нашого проєкту, на безпечність для людини, зокрема для її геному. Це важливо було зробити, оскільки ми використовували срібло, а вплив цього елементу на людський організм при постійному користуванні предметами з його вмістом наразі до кінця невідомий. Результати випробувань позитивні: наші вироби безпечні, тобто вони не можуть стати причиною, наприклад, онкологічних захворювань і т. ін.
– На якому етапі дослідження перебуває зараз?
– Спрощуємо технологічні процеси, аби поширити ці матеріали і технології у промисловість. Хоча серед завдань нашого проєкту і не було переходу з лабораторних умов у виробництво.
Доктор технічних наук Максим Юрженко з колегами за проєктом за ґрантом НФДУ – вченими Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України й Інституту мікробіології і вірусології ім. Д.К. Заболотного НАН України
– Розкажіть, будь ласка, про інші наукові результати Вашого відділу за останній час. Скажімо, топ-3 найвагоміших досягнень.
– Наш відділ унікальний для України, бо тільки ми займаємося зварюванням і наплавленням (до останнього, до речі, належить і 3D друк) полімерних матеріалів. На мою думку, одне з наших найбільших досягнень – це розроблення теорії конформаційного механізму зварювання полімерних матеріалів. Донедавна поширеною була дифузійно-реологічна теорія, але вона не пояснює багатьох моментів і після нещодавніх досліджень не витримує критики. Нову теорію ми представили світовій науковій спільноті 2018 року у Братиславі (Словаччина) на щорічній асамблеї Міжнародного інституту зварювання (цей захід збирає фахівців зі зварювання з усього світу) – повідомили про результати наших комплексних досліджень структури і властивостей зварних з’єднань методами різноманітних мікроскопій, рентгеноструктурного аналізу, теплофізичних досліджень тощо. Звісно, не обійшлося без дискусій, та, врешті-решт, колеги схвально сприйняли цю теорію і вже активно її використовують, про що свідчать найсвіжіші наукові публікації.
На захисті докторської дисертації: Максим Юрженко із наставником – легендарним Президентом Національної академії наук України й директором Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України академіком Борисом Патоном (1918–2020)
Зараз працюємо над зварюванням і 3D друком матеріалів в екстремальних умовах, а саме – в умовах технічного вакууму та різних газових середовищ. Для цього ми створили спеціальну камеру та 3D принтер, адже звичайний принтер у вакуумі працювати не може.
Доктор технічних наук Максим Юрженко з колегами в новій лабораторії полімерного матеріалознавства Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
 |
 |
 |
За ще одним напрямом досліджень працюємо паралельно (хоч, на жаль, і не спільно) з європейськими авіабудівними організаціями. Як відомо, літак A380 компанії «Airbus» більш ніж на 50% складається з композитних полімерних матеріалів, що, звісно, потребувало зварювання, тож провідні європейські фахівці зосередилися на проблемах зварювання полімерних матеріалів, передусім – на підвищенні ефективності процесів зварювання. Навіщо нам займатися тим самим, якщо це вже роблять у Франції, Німеччині чи деінде? Річ у тім, що всі ці дослідження закриті, «Airbus» та інші компанії не удоступнюють інформацію про процеси і технології зварювання. Отже, мусимо виконувати дослідження самотужки й розробляти власні технології зварювання таких матеріалів. У них, до речі, дуже зацікавлені українські виробники. У цьому напрямі ми співпрацюємо із ДП «Антонов» і ДП «КБ «Південне» ім. М.К. Янгеля». Не називатиму це голосно «впровадженням», але натяки на це є.
 Колектив співробітників відділу зварювання пластмас Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України під час візиту до організації-партнера – КБ «Південне» ім. М.К. Янгеля |
– А з іноземними виробниками контактуєте?
– За цим напрямом – на жаль, ні, як я вже говорив. Європейські компанії поки що не прагнуть долучати нас до своїх робіт. Хоча ми пропонували їм співпрацю. Наприклад, у межах програми ЄС «Clean Sky 2» («Чисте небо») відкривалися проєкти з вирішення проблем авіації, зокрема й такі, що стосувалися полімерних матеріалів, їх зварювання, з’єднання, спаювання тощо. Разом із УкрНДІАТ [Українським науково-дослідним інститутом авіаційної технології Державного концерну «Укроборонпром», – примітка пресслужби НАН України] ми зверталися до представників «Fraunhofer» із пропозицією нашої участі у відповідних дослідженнях та розробках, але вона не мала успіху. Вочевидь, тому, що ЄС має закритий цикл досліджень і виробництва, а Україна поки не є її повноцінним членом, тож колаборація поки не вдається.
А загалом з іноземними науковцями (передусім із країн ЄС), звісно, співпрацюємо. Скажімо, 2018 року на базі нашого Інституту з’явилася міжнародна науково-дослідна польсько-українська лабораторія з полімерних матеріалів ADPOLCOM, у якій відділ зварювання пластмас відіграє провідну роль з українського боку. У 2018–2019 роках у рамках діяльності лабораторії ми з польськими колегами активно відвідували одне одного, вже опублікували низку спільних наукових статей. На жаль, пандемія перешкоджає зустрічам, але ми продовжуємо взаємодіяти дистанційно. Сподіваємося на конкурс НФДУ з отримання грантів для таких спільних лабораторій, як наша. Якщо цей конкурс таки оголосять, то, ясна річ, подаватимемо заявку. Двосторонні проєкти реалізуємо також із колегами з Франції та Чехії.
 Делегація відділу зварювання пластмас Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України на відкритті міжнародної польсько-української науково-дослідної лабораторії ADPOLCOM (м. Забже, Польща) |
 Співробітники відділу зварювання пластмас Інституту електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України зі співавторами на церемонії вручення Державної премії України в галузі науки і техніки (2019 рік) |
Доктор технічних наук Максим Юрженко на церемонії нагородження переможців конкурсу Ради молодих учених при Міністерстві освіти і науки України «Молодий вчений року» за 2020 рік