Физики из России раскрыли тайны устройства многих полимеров

0
68

Физики из России раскрыли тайны устройства многих полимеров

. Ученые из МФТИ, МГУ и Франции раскрыли принципы, управляющие формированием многих популярных полимеров, что поможет сделать их более стойкими к повреждениям. Кадры их «видеосъемок» и результаты опытов представлены в журнале ACS Macro Letters.

«Структуру частично-кристаллических полимеров крайне сложно описать, так как эти материалы находятся в метастабильном состоянии. Это связано с тем, что они похожи на мозаику из нано-кристаллов и аморфных зон, чья структура может сильно меняться при нагреве материала. Поэтому часто вместо свойств оригинального полимера мы изучаем то, что случайным образом возникло во время опытов», — пишут Дмитрий Иванов, профессор МФТИ,  и его коллеги.

Полимеры давно стали самыми «массовыми» и самыми распространенными видами строительных и конструкционных материалов на Земле. Их популярность во многом обусловлена тем, что их механические и физические свойства можно гибко менять, варьируя те условия, в которых «варится» материал, создавая из одного и того же сырья гибкие резинки и высокопрочные пластиковые конструкции.

Несмотря на то, что свойства этих полимеров хорошо изучены, ученые до сих пор не до конца понимают, как именно строение их молекул и процесс формирования влияет на механические свойства. По этой причине химики создают новые материалы на их базе фактически «вслепую», двигаясь методом проб и ошибок.

Иванов и его команда сделали большой шаг к решению этой проблемы, выяснив, почему традиционные методики термического анализа свойств полимеров далеко не всегда дают однозначные и непротиворечивые результаты.

Российские физики и их коллеги из Франции показали, что все изменения в структуре полимеров, возникающие при их нагреве можно отслеживать и отличать от «обычного» теплового расширения материала, используя рентгеновские излучатели.

Физики из России раскрыли тайны устройства многих полимеров

Они проверили работу этой методики, изучив свойства политриметилен терефталата (PTT), одного из популярных полимеров, используемых сегодня при производстве высококачественных синтетических тканей и различных нейрохирургических приспособлений.

Используя сверхбыстрые детекторы рентгеновских волн и камеры, получающие новую картинку каждую миллисекунду, Иванов и его коллеги смогли проследить за тем, как менялась структура материала при нагреве, и что происходило с его молекулярной структурой.

Оказалось, что PTT реагирует на быстрый и медленный нагрев совершенно разным образом даже в том случае, если итоговая температура будет одинаковой. В частности, ученые обнаружили, что при быстром росте температуры его структура не менялась, что было характерно для медленной «прожарки».

Это, как отмечают физики, говорит о том, что частично-кристаллические полимеры обладают сразу несколькими точками плавления из-за сложного термодинамического поведения, а не изменений в структуре.

В ближайшее время Иванов и его коллеги планируют проверить подобным образом и другие полимерные соединения, широко применяемые в быту, науке и промышленности.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя