Нанотехнологии
Википедия
Нанотехнологии
Нанотехнология представляет собой междисциплинарную область прикладной и фундаментальной науки и техники, которая имеет дело с совокупностью теоретическог... читать далее »
Новости Нанотехнологий
30.10.2013 11:40
Неожиданные свойства полимеров из ионных материалов. Нанотехнологии.
Желатин – известный пищевой продукт – принадлежит к классу молекул, называемых полиамфолиты.
Они содержат как положительно, так и отрицательно заряженные элементы. Когда полиамфорит растворяется в воде, эта специфическая электронная структура наделяет его неожиданными свойствами (например, pH-зависимой вязкостью); также вода может превращаться в гидрогель.
Сингапурские инженеры разработали новый полиамфолит с множеством ценных свойств – превращать обычную пластмассу в покрытия нового типа – благодаря неожиданно сильным взаимодействиям между заряженными частями полимера.
Смешивание анионные и катионные соли (известные как ионопарные сополимеры, ИПС) – один из лучших способов синтезировать полиамфолиты. Большинство ИПС вырабатываются из ненасыщенных молекулярных ионов с очень схожей реакционной способностью. Такой подход создает длинные, нейтрально заряженные цепочки, пригодные, например, для хроматографического разделения белков.
Но сингапурская группа применила другую стратегию. Они исследовали полимеризацию ИПС с неравной реакционной способностью – катионного азотсодержащего кольца (винилимидазола) и стирольфульфоната. Мощный положительный заряд полимеров на основе винилимидазола дает использовать их в качестве ионпроводящих материалов. Более слабые анионы стирольфульфоната, с другой стороны, могут «работать» сурфактантами (поверхностно-активными веществами, ПАВ) и полиэлектролитами.
Инженеры предположили, что ИПС, которые при высокой температуре превращаются в подвижные ионные жидкости, могут создавать ассиметрично заряженные полиамфолиты с доселе невиданными молекулярными взаимодействиями.
Применив реакции свободных радикалов для создания полиамфолитов на основе виниламидазола, исследователи поняли, что не ошиблись в своих догадках: полимеры собрались в цепочки с обездвиженными катионными и анионными единицами. Благодаря мощным межмолекулярным взаимодействиям эти полиамфолиты перестали растворяться как в органических, так и в водяных растворителях. Переход к более управляемому методу полимеризации (с передачей цепей) дало ассиметричные цепочки с улучшенной способностью к растворению.
Сингапурская группа воспользовалась электрическими свойствами своих полимеров для превращения легких полиметилметакрилатовых (ПММА) пластмасс в ионно-структурированные материалы. Добавив ассиметричный полиамфолит в ПММА, ученые получили трехмерную сеть полимеров: ионы вступали в реакцию друг с другом и с акриловыми цепочками. Такого рода ионное перекрещивание, по мнению ученых, улучшает прочность ПММА и его реакцию на повреждение.
«Ионная природа новых полимеров поможет использовать их в противообрастающих материалах для кораблей (на фото) и в технологии послойного нанесения покрытий. Также мы пытаемся синтезировать новые материалы - например, ионно-перекрестные гидрогели», - рассказывает Сатъясанкар Джана (Satyasankar Jana).
Изобретение представлено в журнале Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry.
Источник