Ученые МГУ исследовали роль селективной поверхности в изменении свойств полимерных материалов

Сотрудники химического и физического факультетов МГУ имени М. В. Ломоносова изучили, как на сополимерный материал и его свойства влияет селективная поверхность, которая способна избирательно поглощать один из мономеров. О своей работе ученые рассказали в статье, которая была опубликована в журнале Langmuir: the ACS Journal of Surfaces and Colloids.

Сополимеризация — это универсальный метод получения полимеров из нескольких компонентов, с помощью которого можно контролировать состав полимера, а также химические, физические и биологические свойства как отдельных макромолекул, так и полимерных материалов. Макромолекулы в полимерах способны самоорганизовываться, то есть упорядочиваться за счет внутренних факторов, без воздействия внешних. Эта способность к самоорганизации усиливается с увеличением количества мономерных звеньев в полимерной цепи. От количества этих звеньев зависит степень блочности (то есть сложности) полимерной цепи, а от последовательности — свойства полимерных материалов.

«В нашей статье было впервые показано, что селективная поверхность влияет как на состав сополимера, так и на блочность последовательности при свободнорадикальной сополимеризации. Этот эффект более выражен, когда полимеризация происходит в небольших порах или тонких пленках. К примеру, возможно существенно увеличить блочность цепи. Другим существенным выводом является то, что влияние селективной подложки не может быть описано с помощью простых и часто используемых теорий сополимеризации», — рассказала автор статьи Елена Кожунова, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник кафедры физики полимеров и кристаллов отделения физики твердого тела физического факультета МГУ.

Основные выводы работы ученые сделали после тщательного сопоставления и анализа данных, полученных как во время эксперимента, так и методами компьютерного моделирования. В экспериментальной части работы ученые синтезировали сополимеры акриловой кислоты в силикагеле и наноразмерных порах его гранул. Характеристики сополимеров исследователи определяли методами ИК- и ЯМР-спектроскопии, гель-проникающей хроматографии. Для компьютерного моделирования процесса сополимеризации ученые использовали метод диссипативной динамики частиц. Для расчетов ученые использовали суперкомпьютер МГУ «Ломоносов-2».

«В настоящее время общая тенденция в исследованиях и промышленных разработках заключается в переходе на микро- и наноуровень, поэтому понимание процессов сополимеризации, проходящей в тонких пленках и порах нанометровой толщины, важно для полимеризации в ультрапористых материалах, литографических каналах, в присутствии углеродных нанотрубок; формирования ультратонких покрытий и мембран. Мы считаем, что одновременное проведение сополимеризации и самоорганизации открывает большие возможности для разработки микроструктурированных материалов, особенно в случае тонких пленок. Разработка методик регулирования состава и мономерной последовательности сополимеров поможет более эффективно контролировать структуру и свойства новых полимерных материалов», — заключила Елена Кожунова.