Исследования

Объектом исследований лаборатории являются новые восприимчивые полимерные системы: полиэлектролиты, магнитоуправляемые эластомеры, сверхразветвлённые полимеры.

Методы исследования: теория, компьютерное моделирование и эксперимент.

Основные направления исследования:

I.   Полиэлектролиты

mae

Полиэлектролиты представляют собой макромолекулы, в состав которых входят звенья, способные диссоциировать в полярных растворителях. Тем самым, полимерная становится заряженной, а противоионы высвобождаются в раствор. К данным веществам относятся натуральный и синтетический каучуки, полиизобутилен, ДНК, белки и многие другие полимеры. Также посредством сшивания полиэлетролитных цепей получают полиэлектролитные гели, способные сильно менять менять свой объём и абсорбировать растворитель при изменении внешних условиях.

Свойства как полиэлектролитных цепей, так и гелей определяются совокупностью энергетических вкладов системы. Конкуренция дальнодействующих кулоновских и короткодействующих гидрофобных взаимодействий обуславливает разнообразие конформаций макромолекулы, зависящих от параметров самой цепи (её длина, доля заряженных звеньев) и внешних факторов (температура, кислотность, полярность растворителя). Благодаря наличию удобных инструментов управления данные системы имеют различные области применения такие как, например, медицина, косметология, строительство, агро-промышленный комплекс, нефтегазовая индустрия, водоочистка.

Текущие исследования направлены на формирование фундаментальных знаний о конформационных поведениях полиэлектролитных цепей и гелей в различных режимах. Разрабатываются теоретические модели взаимодействия полиэлектролитных гелей с поверхностно-активным веществом. Изучается влияние типа противоиона на процесс ионной ассоциации в системе как теоретически, так и средствами компьютерного моделирования.

II.   Магнитоактивные материалы

     mae

Магнитоактивные материалы представляют собой композит, состоящий из объемлющей полимерной сетки и зашитых в неё частиц ферромагнитного наполнителя. Такой наполнитель обеспечивает активность материала во внешнем магнитном поле, связанную с выстраиванием упорядоченной внутренней структуры из частиц ферромагнетика. При помощи внешнего поля возможно регулировать механические свойства образца в довольно широких пределах, определяемых полимерной матрицей. Магнитоактивные материалы в целом и магнитные эластомеры в частности проявляют свои уникальные свойства во множестве эффектов, каждый из которых представляет собой отдельную интересную тему для исследования. Причины их возникновения связаны как со спецификой полимерной компоненты, так и со свойствами магнитоактивного наполнителя, а также с магнитомеханическим сцеплением между ними. Эти материалы, помимо всего прочего, обладают памятью и комплексным магнитомеханическим гистерезисом.

Магнитоактивные материалы могут применяться в любой области, где необходим контроль механических свойств. Их можно использовать в качестве демпфирующих устройств, пломб и т.д. Своё применение они находят также в медицине и создании гидрофобных покрытий.

Такой материал непрост в описании. Для этих целей используется компьютерное моделирование. Рассмотрение производится как со стороны микроструктуры и поведения частиц, так и со стороны макроскопических свойств образца и его взаимодействия с внешними объектами и полями.

III.   Сверхразветвлённые полимерные системы

cc

Исследование сверхразветвленных систем (СС) является актуальным направлением физики высокомолекулярных соединений. СС широко используются при создании новых полимерных материалов для решения задач в области медицины, фармакологии и пр. Такие системы проявляют уникальные реологические, химические, проводящие, агрегационные и иные физические свойства и поведение. Коллективом Лаборатории проводятся комплексные исследования, направленные на развитие представлений о дендримерах, сверхразветвлённых полимерах, имеющих фрактальное строение. Текущие работы нацелены на углубление понимания связи структурных особенностей молекул с их физическими свойствами, а также изучение их поведения в различных условиях. Ведущим методом является компьютерное моделирование, также используются теоретический анализ состояний систем и экспериментальное исследование их реологических характеристик.