Физико-химия наноструктурных полимерных материалов схемы диаграммы рисунки принципы

Физико-химия наноструктурных полимерных материалов (схемы, диаграммы, рисунки, принципы наноструктурирования, химические реакции, примеры нанополимерных материалов, методы их получения и области применения) М. П. ВАСИЛЬЕВ д. т. н. профессор кафедры наноструктурных, волокнистых и композиционных материалов Санкт. Петербургского государственного университета технологии и дизайна

1 Высокоспиновый молекулярный кластер

2 Ионный кластер Na. CL

Фрактальный кластер 3

Молекулярный кластер белка ферредоксина 4

Классификация наноматериалов 5

Основные физические причины специфики структуры наноматериалов 6

К понятию наноматериалов 7

Структурные формы макромолекул 8

Размер макромолекулы 9

Размер полимерного клубка 10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24 Фазовая диаграмма диблок сополимера

Обобощеная фазовая диаграмма расплавов диблок сополимеров 25

26 Фазовая диаграмма расплаврв ДБС

Релаксационные состояния полимеров 27

28 Полимеры различной химической структуры

Дендримеры 29

Cтруктурные фазы блок сополимеров 30

Наноструктуры блок сополимеров 31

Типовая схема электроформования нановолокон 32

Нанокомпозитное волокно (ПВС+ ОУНТ) Распределенные сенсоры Электроконтакты Экранирующиематериалы Антенны и батереи 50 мкм диаметр 60% ОУНТ Прочность 1. 8 ГПа Энергия деформации до разрыва 570 Дж/г, что выше этой характеристики для натуральной паутины (165 Дж/г), волокна Кевлар (33 Дж/г) и углеродного волокна (12 Дж/г) 33

Совместимость полимеров с материалами

Полимеры, прививаемые к поверхности 35

Полимерные щетки

Полимерные щетки 37

Полимерные гидрогели . Схема строения трех форм полимерного геля. Слева направо: незаряженная сетка, полиэлектролитная (в ней за счет диссоциации ионогенных групп в водной среде образуются заряженные звенья на полимерных цепях и низкомолекулярные противоионы) и сетка с гидрофобными группами, ассоциирующими друг с другом в водном растворе 38

Схема изменений наноструктуры гидрофобно модифицированных полиакрилатных гелей при варьировании р. Н. 39 . Гель (в виде регулярной сетки) с недиссоциированными карбоксильными группами ( -СООН) находится в коллапсе вплоть до р. Н 4. Когда р. Н увеличивается, гидрофобные звенья агрегируют и образуются кластеры. При еще большем увеличении крупные кластеры дробятся на более мелкие.

40 Коллапс полимерного геля при нагревании Резкое уменьшение объема геля при небольшом изменении внешних условий называется коллапсом. Силы притяжения, которые его вызывают, в водных средах обычно обусловлены гидрофобными взаимодействиями или водородными связями. Как только какой-то внешний фактор (например, температура, состав растворителя, р. Н и т. д. ) делает преобладающими силы притяжения, переход геля в сколлапсированное состояние становится неизбежным.

Нанопористые материалы 41

Слоистые нанокомпозиты 42 Слоистые нанокомпозиты на основе алюмосиликата и полимера с низким его содержанием (справа вверху) и высоким.

43 Фазовая диаграмма для системы, состоящей из молекул матрицы с гибкими цепями и полимера с жесткими стержнями Смешение этих компонентов приводит к микрофазному разделению, причем объемная доля изотропной фазы (1) резко снижена в области больших длин жестких стержней

Структура ударопрочного полистирола 44

Молекулярные строительные блоки синтетических линейных жесткоцепных полимеров 45

Фазовая диаграмма сополимеров стержень-клубок Микродоменные структуры при различных соотношениях длин гибких (полиизопрена) и жестких (араматического полиэфира)блоков 46

Микродоменная структура сополимеров с жесткими 47 и гибкими блоками Перфорированная ламелярная Двумерная жидкокристаллическая С увеличенным числом блоков

Люминисцентные сополимеры с жесткими блоками 48

49