Лаборатория молекулярного конструирования полимерных наноматериалов

В отличие от исходных мономеров, в полимерах свойства усредняются из-за распределения по молекулярным массам (длине полимерной цепи). Поэтому часто для полимеров свойственны не индивидуальные характеристики (молярная масса, температура плавления) а усредненная. Однако, существуют такие молекулы, которые состоят из большого числа мономерных звеньев, что свойственно полимерам, но обладающим индивидуальным строением, присущим мономерам. Это дендримеры. По своему строению дендримеры являются иерархичными молекулами с итеративной структурой. Таким образом, молекула дендримера симметрична относительно центра ветвления от которого расходятся лучи. Далее каждый из лучей разветвляется и дает следующую генерацию – то есть набор с большим числом лучей и точек ветвления. Теоретически рост и ветвление дендримера может продолжаться бесконечно, однако исходя из соображений Ван-дер-ваальсовского отталкивания и плотности упаковки лучей на высоких генерациях это становится невозможно. Дендримеры представляют огромный интерес с точки зрения систем доставки лекарств, генного материала из-за наличия пустот строго определенного объема внутри молекулы. Кроме того, дендримеры играют большую роль в катализе из-за возможности присоединеия большого числа активных центров на лучи деднримера.

Гидрофобность поверхностей определяется двумя факторами: структурой поверхности на нано- и микроуровне и поверхностной энергией, зависящей от химического состава поверхности. Среди наиболее широко применяемых модификаторов поверхности, понижающих поверхностную энергию, можно выделить три основные группы: силоксаны, соединения с длинными углеводородными цепями и соединения с перфторалкильными заместителями. Последние имеют особое значение, поскольку обладают наименьшей поверхностной энергией среди известных, что обуславливает не только их высокие гидрофобизационные характеристики, но и их крайне низкую адгезию к поверхностям, что ведет к снижению сроков службы таких покрытий. В целом низкая механическая устойчивость-главная проблема гидрофобных и супергидрофобных покрытий на тканях. Для преодоления этого недостатка исследователями было предложено несколько методов. Например, создание ковалентных связей между покрытием и поверхностью тканей позволило не только создать покрытия, сохраняющие краевой угол смачивания в 145 градусов спустя 10 циклов машинной стирки, но и добиться супергидрофобности даже без дополнительной структурной модификации поверхности.

интерес к полиборсилоксанам (ПБС) возник из-за необычных, уникальных свойств так называемых «полиборсилоксановых жидкостей». Такие жидкости могут обладать одновременно пластическими, эластическими и упругими свойствами, но при этом вести себя как ньютоновские жидкости. Сочетание вязкоупругих свойств реологических жидкостей на основе ПБС открывает возможность их использования как демпфирующих жидкостей и, в частности, для защитных материалов от ударов. При ударном воздействии на подобный материал, он ведет себя как упругое гуковское тело, диссипируя энергию удара в тепло. Но, в отличие от различных полимерных аналогов, которые растрескиваются после механического воздействия, вязкоупругие реологические жидкости могут течь, а за счет перестройки лабильных нековалентных связей проявляют эффект самозалечивания, что позволяет использовать защитные материалы на их основе многократно.