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

 

Наногеометрия
Наногеометрия

Биоразлагаемые полимеры
6 мая 2022 г. в 10:00 мск. через Zoom (в дистанционном формате) состоится лекция "Полимерные материалы. Биоразлагаемые полимеры" д.х.н., проф., зам. декана химического факультета МГУ С.С.Карлова.

Жизненный цикл полимерных материалов
5 мая 2022 г. в 15:00 мск. через Zoom (в дистанционном формате) состоится лекция "Жизненный цикл полимерных материалов" члена - корреспондента РАН, профессора, доктора химических наук, заведующего кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета МГУ А.А.Ярославова.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Насадка на фотокамеру из метаматериала как компактный поляриметр. Напечатанные на принтере композиты из нанокристаллов целлюлозы и эпоксидной смолы по прочности подобны перламутру. Дилемма “поле или частота” в магнитной гипертермии. Коллоидный аптасенсор на основе SERS для определения коронавируса SARS-CoV-2. Украшение из иттрия сберегает водород.

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Жизненный цикл материалов
Коллектив авторов
В рамках Научно – Образовательной Школы МГУ “Будущее планеты и глобальные изменения окружающей среды” с 8 февраля 2022 года и до 31 марта 2022 года факультет наук о материалах и химический факультет МГУ начинают чтение уникального курса "Жизненный цикл материалов".

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

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.



 
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.