Улучшение механических свойств полимерных гелей за счет молекулярного дизайна

Полимерный гель состоит из трехмерной сшитой полимерной сети, набухшей от молекул жидкости. Однако большинство обычных полимерных гелей являются хрупкими, поскольку в их структуре сшитой полимерной сетки легко возникает концентрация напряжений.

Необходимо улучшить механические свойства полимерных гелей, чтобы облегчить их применение, например, в качестве молекулярных сит и сверхабсорбирующих материалов.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.

Оставьте комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *