Технология основана на добавлении в пластик, из которого изготавливаются бутылки, металлических наночастиц — что позволяет наносить изображение прямо на преформу с помощью импульсного лазера.
Корреспондент ITMO.NEWS поговорил с Ульяной о новой технологии, перспективах ее внедрения и влиянии на экологический аспект производства и переработки пластика.
Расскажите поподробнее, в чем уникальность разработки?
Суть технологии заключается в применении металлических наночастиц в качестве добавки для полимера — полиэтилентерефталата (ПЭТ), на котором формируется контрастное изображение. Для маркировки ПЭТ использовался иттербиевый импульсный волоконный лазер с длиной волны 1,07 мкм, для которой ПЭТ почти прозрачен. Изменение цвета материала происходит за счет нагрева наночастиц. Тепло от них передается в полимерную матрицу, в результате чего формируются поры — из-за испарения и деградации ПЭТ. Таким образом формируются контрастные области на полимере.
Чем такой метод может быть полезен?
Технология представляет большой интерес с точки зрения экологического аспекта. ПЭТ является одним из самых популярных материалов в сфере упаковки продукции, поэтому отказ от него, скорее всего, невозможен. К счастью, полиэтилентерефталат перерабатывается (на пластиковых бутылках и не только он обозначается как 1 или PET), то есть может быть вторично использован. Очистка от этикеток — актуальная проблема при подготовке ПЭТ-отходов к переработке. Наличие этикетки подразумевает использование, во-первых, другого материала, например, неперерабатываемого пластика, бумаги, фольги, во-вторых, красителей для создания текста и картинок, и в-третьих, клеящего слоя. Благодаря развитию технологий маркировки пластиков станет возможным исключить этот процесс.
Также, если рассматривать конкретно бутылки, остается перспективным для развития нанесение лазерной этикетки на преформу, которая затем раздувается, в целях экономии ресурсов. Такие эксперименты были проведены, но требуют дальнейшей проработки.
Какой запрос был у самого заказчика: большая экологичность продукции, снижение затрат на производство, экономия на материалах?
У заказчика — компании «АПГ Восточная Европа» — есть запатентованная технология «ЛазерПЭТ». И он был заинтересован в отработке процесса маркировки качественного контрастного изображения, в том числе в поиске оптимальных добавок и определении их объемной доли, в увеличении производительности и качества маркировки.
Что стало результатом вашего сотрудничества? Компания использовала ваши разработки в производстве?
Отчасти технология была внедрена, но не с использованием металлических наночастиц, а просто красителя на другой основе. На прилавках представлены товары с лазерной этикеткой.
Мой же проект, к сожалению, не был продолжен. Но полученные результаты представлены в моей ВКР, планируются дополнительные исследования, которые будут в дальнейшем описаны в научной статье, над которой я сейчас работаю.
Самое главное для меня — это полученный опыт: опыт общения с людьми, опыт как ответственного исполнителя, опыт работы с оборудованием, опыт представления результатов и так далее.
В чем был ваш личный интерес в этом проекте?
Интерес возник, так как тема экологичности, переработки мусора сейчас очень актуальна, особенно для России. Для меня это было ново и нестандартно.
Как вы планируете дальше использовать результаты этой работы, будете ли пытаться и дальше внедрить ее в производство, искать заказчиков?
Очень надеюсь, что найду компанию, которая будет заинтересована в подробной и качественной работе по данной тематике. Было бы интересно разработать целую «палитру» возможных добавок, изменяющихся по следующим параметрам: химический состав, необходимое количество добавки на единицу объема полимера, размер и форма наночастиц. Актуальной задачей остается определение зависимостей этих параметров друг от друга с целью получения качественной контрастной маркировки без дефектов. На мой взгляд, это хорошая перспектива для большого количества публикаций, патентов, проектов и так далее.
Также возможно рассмотреть и другие полимеры, кроме ПЭТ. Но это будет зависеть от потенциального заказчика.
А почему, когда вы только поступали в вуз, решили заниматься именно лазерными технологиями, чем они вас заинтересовали?
Лазерные технологии мне показались наиболее интересной тематикой из представленных в петербургских вузах. Изначально я поступала на лазерную инженерию, но мне не хватило баллов, поэтому я оказалась здесь — и считаю, что мне очень повезло. У нас прекрасный коллектив, как в группе, так и в лаборатории. Направление «Лазерные микро- и нанотехнологии» больше прикладное. Акцент сделан не на конструктивной составляющей лазерных установок и других оптических систем (хотя это, конечно, тоже есть), а на изучении влияния воздействия лазерного излучения на различные материалы. Поэтому студенты проводят большую часть времени за экспериментами, что делает обучение более увлекательным.
Какие у вас дальнейшие планы? Вы хотите продолжать работу в университете или уйти в индустрию?
Я окончила бакалавриат, поступила в магистратуру в этом году. Деятельность свою надеюсь связать и с университетом, и с производством. Продолжаю работать по тематике своей ВКР — «Лазерная маркировка прозрачных полимеров с наночастицами: физические принципы и возможные применения». Сейчас нахожусь в процессе написания статьи. Мне бы хотелось взять какой-то проект в качестве своей постоянной работы, развивать какое-то направление, надеюсь, те же полимеры. Вижу себя специалистом — надеюсь, так и будет.
