Сотрудники экстренных служб, особенно пожарные, каждый день рискуют, спасая жизни. В помощь спасателям ученики профильных классов нашей школы сконструировали сенсорную систему детектирования тлеющих торфяных очагов на БПЛА, разработали инновационный гель от ожогов и просинтезировали наноматериалы для быстрого и эффективного тушения пожаров.

Проект наших старшеклассников, решающий проблему поиска очагов возгорания

Из-за торфяных пожаров 11 лет назад в Москве сложилась чрезвычайная экологическая ситуация: дым и смог не просто не давали выйти на улицу, а даже открыть окно. Проблема торфяных пожаров остро стоит во многих регионах России - важно обнаружить источник на ранней стадии, на что пожарные тратят много времени и рискуют жизнью и здоровьем, ведь приходится обследовать территорию пешком. Наши старшеклассники вместе с ЦМИТ «Коптер» разработали проект, который решает проблему поиска очагов возгорания торфяников. В рамках междисциплинарного проекта, объединяющего IT- и химию, они создали дрон со специальным «сенсорным носом», способный дистанционно находить тлеющие торфяники. Проект успешно показал себя в испытаниях с пиролизом торфа, то есть в условиях, максимально близких к реальным. Научный руководитель, к.х.н, учитель химии нашей школы Любовь Николаевна Оболенская отмечает, что над проектом еще надо работать, но отдел коптерной разведки Добровольных лесных пожарных центрального региона (организации на базе биофака МГУ и Гринпис) уже высоко оценил практическое применение и пользу разработки. Проект стал лауреатом XII Городского Экофорума, победителем МГК-2021 и конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату».

Составы для тушения и предотвращения пожаров - еще одна уникальная разработка наших школьников

Пожары на ООПТ (особо охраняемых природных территориях) быстро распространяются на огромные расстояния, и это серьезная проблема во всем мире. Тушить пожары водой неэффективно, и наша девятиклассница под руководством педагога, к.х.н. Любови Николаевны Оболенской и м.н.с. Института фундаментальных проблем биологии к.б.н. А. Абдуллатыпова изучила основные огнетушащие и огнезащитные составы и выяснила, что консистенция наиболее экобезопасных антипиренов (полиакрилатных и полифосфатных гидрогелей) не позволяет подавать их через отечественные ранцевые лесные огнетушители (РЛО) − нужны дорогостоящие установки. А остальные составы аллергенны и/или наносят ущерб окружающей среде. Ученица разработала и оптимизировала новый способ синтеза титаноксидных антипиренов из сульфата титанила и аммиака под контролем датчика рН и температуры ReleonLab. Результат оправдал усилия! Полученный состав легко подаётся и через РЛО, и даже через опрыскиватель для растений - прототипы становятся вязкими гелями сразу в момент приготовления, что и не даёт их «продавливать» через гидропульт РЛО. Новые же антипирены в момент подачи через РЛО представляют собой жидкие «растворы наночастиц», а гелеобразными становятся уже на объекте тушения – при нагревании от самого огня. После, в отличие от прототипов, они ещё и превращаются в огнестойкую (но «дышащую» для коры) нанопленку. «Мы делаем только первый этап синтеза, а второй предоставляем пламени. И огонь сам себе «роет яму», - говорят разработчики. Проект стал лауреатом XII Городского Экофорума, призёром конференции НИТУ МИСиС «Создаём будущее вместе» и конференции «Старт в медицину», а также победителем МГК-2021 и конференции «Инженеры будущего». Руководитель Добровольной пожарной команды Красногорска отметил высокую социальную значимость проекта, а 21 апреля составы были переданы на экостанцию заказника «Журавлиная родина» ребятам из дружины охраны природы биофака МГУ, которые каждую весну подолгу борются с огнём.

Средство от ожогов: наши десятиклассники помогают спасателям!

В наше время самое эффективное средство от ожогов у пожарных – полиакрилатный гель, содержащий в качестве антибактериального компонента иодовидон. Его недостаток – резкий запах и частые аллергические реакции. Автор разработки заменила иодовидон наносеребром. Она выдвинула гипотезу, что регенератор тканей декстран может, в дополнение к своей основной функции, восстанавливать катионы Ag, а затем стабилизировать его наночастицы. Уже в ходе работы в качестве «подарка судьбы» обнаружилось, что многофункциональны в этой системе ещё и полиакрилат-ионы – они дополнительно стабилизируют нано-Ag. С помощью методики синтеза из практикума по нанотехнологиям в МГУ и других литературных данных ученица нашла идеальное сочетание компонентов, помогающее получить гели, эффективность которых в терапии ожогов II степени тяжести многократно показали бòльшую по сравнению с аналогами эффективность (при полном отсутствии запаха и меньшей, в разы, себестоимости). Проект нашей ученицы - победитель конференции «Инженеры будущего» и призёр II степени XV Всероссийской олимпиаде «Нанотехнологии – прорыв в будущее!».
Эти проекты объединяет не только порыв детей сделать мир чуть лучше, не только резкий интеллектуальный прогресс проектантов в ходе работы. Все три проекта стали возможны благодаря высочайшему уровню оборудования в поставках инженерного, IT- и медицинского классов. Такого оборудования до сих пор нет во многих ВУЗах и НИИ. Можно получить высокочистое сенсорное нанопокрытие с помощью центрифуги-вортекса; припаять на бессвинцовой станции плату Arduino Nano к опоре, распечатанной тут же на 3D-принтере, а потом к дрону. Можно по-настоящему «увидеть» наночастицы, отсканировав их атомно-силовым микроскопом. Можно записать серии спектров за несколько минут на высокопрофессиональном спектрофотометре. А главное – антибактериальную активность наносеребра теперь можно проверять, не подвергая детей опасности заражения колониями культивируемых бактерий, а проводя с помощью hi-tech оборудования электрофорез плазмидов (бактериальных ДНК).

Такие проекты возможны только в связке «ученик-учитель». Иногда не обойтись и без сторонних ресурсов, и коллаборации с предприятиями, учеными, аспирантами показывают школьникам реальный научный мир, учат их выходить за рамки кабинета.