Международная группа исследователей из Университета Нагоя и Университета Токио теперь нашла способ повысить сопротивление разрушению полимерных гелей, используя конструкцию, основанную на молекулярных «шариках» и полимерных «нитях». Молекулярные шарики представляют собой модифицированные циклодекстриновые кольца, которые нарезаны на нитки из полиэтиленгликоля (ПЭГ). Кольца циклодекстрина содержат группы, которые позволяют сшивать резьбовые структуры с образованием трехмерной полимерной сети, которую можно использовать в качестве полимерного геля. Результаты были недавно опубликованы в ChemComm.
«Мы исследовали влияние молекулярной массы ПЭГ на циклодекстриновое кольцо на деформацию и прочность на разрыв полученных гелей», — говорит соавтор исследования Юкикадзу Такеока.Исследователи обнаружили, что их полимерные гели устойчивы к разрушению, потому что шарики циклодекстрина могут скользить по нитям PEG при приложении силы, предотвращая концентрацию напряжения. Величина этого эффекта увеличивается с увеличением молекулярной массы ПЭГ на циклодекстриновое кольцо, что приводит к получению гелей с большей прочностью на деформацию и разрыв.
То есть способность шариков циклодекстрина скользить по полимерным нитям увеличивается с увеличением длины нити между шариками.«Способность улучшать сопротивление разрушению полимерных гелей за счет увеличения молекулярной массы полимерных звеньев для каждого сшивающего циклодекстринового кольца является удобным решением проблемы хрупкости обычных полимерных гелей», — объясняет ведущий автор Кана Омори.
Такой подход к повышению прочности на деформацию и разрыв с использованием подвижных сшивающих молекулярных шариков, нанизанных на полимерные цепи, должен позволить изготавливать полимерные гели с желаемыми механическими свойствами.