Цивилизация
— Вы создаете полимерные композиты на основе перспективных термопластиков для промышленных применений. В каких областях современной промышленности их можно использовать?
— Материалы, которые мы разрабатываем вместе с Институтом высокомолекулярных соединений в Санкт-Петербурге, — это композитные материалы, основанные на современных полимерах. Они применяются в областях с высокой добавочной стоимостью: авиационная промышленность, биомедицина. Сейчас мы переходим к более массовому использованию наших технологий — в автомобилестроении, производстве упаковок.
На сегодняшний день ясно, что без пластика жить невозможно. Пластик сейчас есть во всем, он используется каждый день. Очевидно, пластик создает и проблемы, потому что нам надо найти способ, как удалить его из окружающей среды после окончания его использования. Но благодаря нему мы стали жить дольше.
— Какие качества новых пластиков наиболее востребованы для будущего?
— Есть два момента. Первый — это легковесность. Мы можем заменить пластиками другие, более тяжелые материалы. Легкие потребуют меньше энергии для передвижения, это очевидно. Другой момент — это многофункциональность: новые электрические, электронные, магнитные и пьезоэлектрические свойства пластиков. Еще мы сейчас работаем над вычислительными технологиями. В квантовых компьютерах пластики могут быть очень важны, они дают гибкость и позволяют создавать новые формы и возможности.
— Можно ли использовать эти новые материалы, например, в авиакосмической отрасли?
— У нас есть программа по разработке термической защиты, которая используется в том числе и в космонавтике.
В полете к Марсу понадобится защита от космических лучей и, возможно, такую защиту могут обеспечить резиновые материалы.
Итальянский ученый Хосе Мария Кенни
Лаборатория «ПОЛИКОМП», PolyCompLabПомимо этого, нужны легкие материалы, которые понадобятся для транспортировки объектов в космосе. Они основаны на композитах, в основном на углеродных волокнах и полимерных матрицах.
— Как много времени, по вашему мнению, займет создание таких материалов для аэрокосмической промышленности? Вы упомянули о полетах к Марсу, через сколько лет мы будем к ним готовы?
— Расчеты, которыми мы сейчас располагаем, показывают, что для обеспечения защиты на время полета к Марсу нам нужно будет сделать слой, наверное, толщиной в три метра. Это очень толстый слой, который невозможно будет перевезти. Я знаю, что сейчас есть другие решения, основывающиеся на использовании магнитных или электромагнитных полей. Скорее всего, это будет комбинация материалов и устройств для защиты от космических лучей.
— А если говорить о строительстве, стоит ли нам ждать чего-то нового?
— Десять лет назад я работал в группе, в которой мы разрабатывали то, что называется «гибкой электроникой». Используя полимеры с электронной функциональностью, можно делать, например, гибкие телевизоры из пластика, экраны из пластика. Сейчас Samsung уже разработал такой сгибаемый экран. Гибкая электроника — это амбициозная идея на будущее. Можно, например, применять эти технологии в фотовольтаике, в которой уже используются материалы, изготовленные с помощью нанотехнологий. Проблема в том, что КПД по-прежнему остается крайне низким по сравнению с кремниевой химией. Сейчас мы достигаем максимум 4-4,5%, а у фотовольтаики на основе кремния КПД 20%. Но
можно представить, что будет, если сделать фотовольтаическую краску из пластика и покрасить ей целое здание. Получится большая поверхность, которая позволит сберегать энергию для будущего потребления.
Я думаю, мы увидим такие технологии через 15-20 лет, это станет коммерческим продуктом.
— Есть ли понимание того, как это будет выглядеть, что мы, обычные люди, сможем увидеть?
— Вы ничего не увидите. Это будет просто здание, полностью покрытое такой краской. Оно будет выглядеть так же, как и сейчас. Единственное только, такое покрытие надо будет защищать, мыть, чтобы оно продолжало работать. Наверное, материалы будут менее стойкими, чем сейчас. Но это будут большие поверхности, вырабатывающие энергию.
Сейчас у нас уже есть такие краски на основе диоксида титана с особыми свойствами, например, возможностью самоочищаться. Я уверен, мы сможем придумать применение этой же системы и в фотовольтаике.
— Что ученые делают для того, чтобы пластики и композитные полимеры все-таки разлагались?
— Когда мы говорим о биопластиках, нам надо учитывать два аспекта. Первый — это откуда получить сырье для пластика. Второй — чтобы он биоразлагался. Необязательно пластик из биосырья будет разлагаемым.
Например, в Бразилии сейчас производят полиэтилен из этанола, получаемого из сахарной промышленности. В этом случае нет нефтесодержащего исходного продукта, этанол получают из производных сахарного тростника, а из него производят полиэтилен. Но сам полиэтилен при этом совершенно такой же, как и тот, что мы используем сейчас, и он останется в окружающей среде на века, пока он не исчезнет полностью.
Но есть, например, продукты переработки промышленности (например, пищевой), которые могут быть ферментированы. Таким источником сырья может быть полимолочная кислота (ПЛА), которая сейчас наиболее широко используется коммерчески. Источник ПЛА никак не связан с нефтью, и он разлагается.
Любопытно то, что ПЛА будет разлагаться только когда мы поместим материал в почву, только в определенной бактериальной среде, которая сможет атаковать ПЛА.
— А делается ли что-то подобное для того, чтобы выпустить такие же разлагаемые бутылки для воды, которые заполонили океаны?
— У нас в Италии уже есть компания, которая продает воду в бутылках из ПЛА, и они не разлагаются, пока вы не закончите пользоваться ими и не положите их в землю с достаточным количеством бактерий. И вот тогда бутылка разложится — как правило, это 30-45 дней. Это, я считаю, решение для будущего.
И есть не только ПЛА, но и полиалканоаты, хотя они, возможно, слишком дороги, и есть также другие альтернативы. ПЛА более интересны, потому что они также используются в биомедицине для того, что мы называем клеточной тканевой инженерией, скаффолды, которые позволят решать проблемы внутри организма, или создавать устройства, которые должны будут биологически разложиться внутри тела. Мы уже используем это, чтобы производить новые ткани, например, кожу. Но я думаю, что будет много возможностей для этих биоразлагаемых полимеров на биологической основе, и за ними будущее.
В этом, наверное, дальше всех продвинулись японцы, я знаю, что они уже производят телефоны на основе ПЛА. Вы будете пользоваться телефоном 2-3 года, не больше, а потом без проблем можете избавиться от него, просто положив в условия, способствующие разложению, и он исчезнет из окружающей среды.
— Как новые пластики применяются в медицине?
— Медицина, биомедицина — это большой сектор для нас. Мы работаем только в части этого сектора, в тканевой инженерии. Идея в том, чтобы производить то, что мы называем скаффолдами, — структуры (каркасы), в которых клетки могут воспроизводиться. Нам нужна какая-то пена, то есть пористая структура, и для этого полимеры прекрасно подходят. Тогда клетки смогут размножаться, и было бы хорошо, если бы в какой-то момент полимер мог разложиться, оставив новую ткань, то есть это будет временная структура из полимеров.
На основе этого многие группы исследователей работают над созданием искусственной кожи.
— Есть ли еще какие-то искусственные органы, созданные по этой технологии?
— По этой технологии уже производят искусственную почку. Обычно это делалось in vitro, но сейчас все готово к тому, чтобы проводить процедуры in vivo. Скоро мы увидим множество применений искусственным органам.
Есть еще одна технология, которая нам поможет — аддитивное производство. С помощью него мы можем напрямую закладывать формы, которые мы хотим видеть у таких структур (каркасов), потом мы добавляем в них клетки, клетки размножатся, полимер исчезнет, и мы получим новую ткань, которая готова к работе внутри организма.
— Используются ли ваши полимеры в технологиях доставки лекарств?
— Да. Возможность доставлять препараты в те места, в которые нам необходимо — это еще одна возможность, очень интересная, и здесь нам нужен полимер, внутри которого будет содержаться лекарство и который будет высвобождать его in situ (на месте). Это будет использоваться в основном в противоопухолевых препаратах, и даст возможность точечно атаковать места, пораженные опухолью.
Медицина — это главный двигатель развития полимеров.
— Мистер Кенни, Вы приняли участие в важнейшей российской программе международного научного сотрудничества — программе мега-грантов. Как вы принимали это решение? Когда вы впервые услышали о мега-грантах?
— Десять лет назад мы сотрудничали с Сергеем Люлиным (он был тогда директором Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук) в европейско-российском проекте. Это было очень хорошее взаимодействие по теме полимерных композитов. И я помню, как мы с Сергеем обедали в Санкт-Петербурге, и тогда он мне рассказал возможностях, которые дают мега-гранты. Он спросил меня, интересно ли мне было бы поучаствовать в этой программе. Я всегда говорю «да» международному сотрудничеству, в моей академической карьере много международной кооперации, и мне было действительно комфортно работать с Сергеем в предыдущем проекте — поэтому я сказал «да».
Мне очень нравится Санкт-Петербург, но я немного скептически относился к реальным шансам на победу. Мы обсудили тему, объединили мои компетенции с компетенциями Института и подали заявку. Я был очень удивлен и рад, когда мы выиграли.
— Ваша лаборатория, созданная в рамках проекта, по-прежнему работает?
— Да, еще работает, там мой рабочий стол, и я надеюсь, что я смогу скоро попасть в Санкт-Петербург.
— Вы сейчас сотрудничайте с российскими учеными?
— Я продолжаю диалог с Санкт-Петербургом, с Сергеем Люлиным, формально мы сейчас не сотрудничаем, но мы надеемся, что сможем разработать что-то в будущем. В прошлом году заявку на один проект мы не выиграли. Будем подавать новые заявки, как только появится возможность.
— То есть, Вы хотели бы продолжать работать с российскими учеными?
— Конечно, да.
— Каковы были Ваши первые эмоции, когда узнали, что вас избрали в Российскую академию наук?
— Для меня это большая честь, я не ожидал этого. Я правда очень счастлив. Я считаю, что международное сотрудничество обязательно должно существовать. Не знаю, почему никто еще не основал что-то вроде «Науки без границ», потому что все мы, ученые, говорим на одном языке — языке науки.
Недавно в одном из римских университетов перестали проводить семинары по Достоевскому. Я не могу понять, зачем так все смешивать. У вас могут быть какие угодно политические убеждения, но нельзя идти против культуры, против ученых, против всего того, что является частью человечества.
Избегать разговоров о Достоевском — это так же смешно и нелепо, как устранять российских ученых из международного диалога.
И это тоже одна из причин, почему для меня важно стать иностранным членом Российской академии наук. Если будет что-то, что я могу сделать, чтобы возобновить диалог с Россией — я сделаю это.