Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 

Постнаука. FAQ. Обнаружен полимерный раствор, затвердевающий при нагревании

Ключевые слова:  Затвердевание, Нагревание, Периодика, Полимеры, Постнаука

Автор(ы):  Постнаука

01 декабря 2014

19 октября 2014 года на сайте журнала Nature Materials была опубликована статья с описанием экспериментов с полимер-коллоидной смесью, у которой наблюдалось вторичное затвердевание при увеличении температуры. Мы попросили прокомментировать это исследование специалиста по полимерам, доктора физико-математических наук Игоря Потемкина.

Для создания «умных», программируемых систем, способных изменять свои свойства при изменении внешних условий, зачастую необходимо умение контролировать структуру на наноуровне, которая и определяет макроскопические свойства системы. Один из примеров таких систем был продемонстрирован в недавней статье в Nature Materials. Работа заключается в изучении взаимодействия коллоидных частиц с полимерными молекулами в растворителе, где впервые показывается, что с увеличением температуры притяжение между коллоидными частицами трансформируется в отталкивание (происходит растворение коллоидного кристалла), а при дальнейшем ее увеличении возможен обратный процесс — агрегация частиц в сетку. Причем физические причины каждый раз разные.

Первая часть работы посвящена тому, что демонстрируется образование коллоидного кристалла за счет притяжения коллоидных частиц при низких температурах, вызванное так называемой depletion force. Depletion — в переводе с английского «обедненный». При низких температурах между полимерными цепями и частицами превалируют силы отталкивания, поэтому вокруг каждой частицы формируется слой, который недоступен для цепей (обедненный слой). Если коллоидные частицы диспергированы в растворе, то суммарный объем таких слоев достаточно велик, и полимеру остается существенно меньше пространства в системе, и, следовательно, понижается его энтропия. Однако, если частицы слипнутся и образуется кристаллическая структура (как, например, у бильярдных шаров), большинство из обедненных слоев перекроются (исчезнут), а значит, полимерные цепи увеличат свою энтропию. Поэтому depletion force, имеющая энтропийную природу, ответственна за притяжение коллоидных частиц и стабильность их кристаллической структуры при низких температурах.

Что происходит дальше? Дальше в этой работе повышают температуру системы. Сначала наблюдается разрушение или растворение этого кристалла, то есть между коллоидными частицами начинают превалировать силы отталкивания, а потом, при дальнейшем увеличении температуры, коллоидные частицы снова начинают притягиваться, и формируется некая сетчатая структура. Причиной образования сетчатой структуры является уже притяжение полимера к коллоидным частицам, потому что он становится плохорастворимым при высокой температуре и начинает формировать мостики между коллоидными частицами, которые связывают их в сетку. Естественный вопрос, который может возникнуть: а почему частицы снова не формируют кристаллическую структуру? Ответ на него заключается в более слабом притяжении частиц по сравнению со случаем низких температур. Даже если бы притяжение было достаточно сильным, сам полимер выступал бы в роли дефекта, поскольку он обязан находиться между частицами, связывая их, и тем самым не способствовал бы образованию кристаллической структуры, в отличие от низких температур, когда коллоидные частицы слипаются друг с другом без какого-либо посредника.

Получается, что при низких температурах превалируют силы отталкивания между полимером и частицами, при высоких, когда формируются мостики, — силы притяжения. Соответственно, при промежуточных температурах силы отталкивания и притяжения скомпенсированы, и полимер слабо влияет на взаимодействие между частицами, которые остаются диспергированными в растворе, то есть они не притягиваются друг к другу. Таким образом, основной месседж статьи — это возможность обратимым образом контролировать три состояния системы.

Данная группа полимеров перспективна для использования в разнообразных приложений, в частности, при производстве высокотемпературных загустителей.

Источник: Постнаука


 

 


Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Цветок
Цветок

Премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год
Объявлены лауреаты премии Правительства Москвы молодым ученым за 2019 год. Премией отмечены 50 работ молодых столичных ученых. Среди лауреатов 12 сотрудников МГУ имени М.В.Ломоносова. Конкурс на получение премий Правительства Москвы молодым ученым проводится с 2013 года. Торжественное награждение победителей состоится 7 февраля 2020 года в Государственном Кремлевском дворце.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Перерождение кремния: от полупроводника к металлу. Морская губка – основа для создания новых наноструктурных композитов. Нитрид-борные аналоги углеродных колец. Лучшие научные сюжеты года по версии APS. Сверхпроводимость ставит новый температурный рекорд. Звук переносит массу? Всяко-разно.

Наносистемы: физика, химия, математика (2019, том 10, № 6)
Опубликован новый номер журнала "Наносистемы: физика, химия, математика". Ознакомиться с его содержанием, а также скачать необходимые Вам статьи можно по адресу: http://nanojournal.ifmo.ru/articles/volume10/10-6
Там же можно скачать номер журнала целиком.

Да пребудет с вами сила плазмонов!
А.А.Семенова, Э.Н.Никельшпарг, Е.А.Гудилин, Н.А.Браже
Ученые Московского университета приблизились к решению проблем современной медицинской диагностики с использованием единичных клеток и их органелл путем разработки новых неинвазивных оптических методов анализа.

Юрий Добровольский: «Через 50 лет вся энергия будет вырабатываться биоорганизмами»
Андрей Бабицкий, Юрий Добровольский
Главный редактор ПостНауки Андрей Бабицкий побеседовал с химиком Юрием Добровольским о науке о материалах, будущем энергетики и новых аккумуляторах

Константин Жижин, член-корреспондент РАН: «Бор безграничен»
Наталия Лескова
Беседа с К.Ю. Жижиным, заместителем директора Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова по научной работе, главным научным сотрудником лаборатории химии легких элементов и кластеров.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.