Механическая релаксация дендримеров: 2021 г. этап 1

Проект: исполнение гранта/договораисполнение гранта/договора в целом

Сведения о проекте

описание

В рамках Проекта будут получены частотные и временные характеристики динамического модуля для расплавов полиамидаминнных (PAMAM), полипропилениминных (PPI) и функционализированных полибутилкарбосилановых (FCS) дендримеров. Будут исследованы PAMAM, PPI и FCS дендримеры с различным числом генераций (от G = 2 до 4-5), что позволит изучить влияние числа генераций на их механические свойства. Более того, параллельное исследование трех типов дендримеров с применением единообразного подхода будет способствовать более детальному пониманию того, как молекулярная структура и конформация влияют на реологические свойства рассматриваемых типов дендримеров, а также позволит выявить общие закономерности и различия в их механической релаксации. Такое комплексное исследование само по себе является уникальным, так как в ранее опубликованных статьях в рамках одной работы обычно проводилось изучение различных генераций одного типа дендримера. Выявление границ влияния между древовидной топологией и химической структурой дендримера на его реологию является одним из важнейших ожидаемых результатов данного Проекта. Для всех рассматриваемых случаев будут получены временные и частотные зависимости динамического модуля в широком интервале времен (частот), что позволит исследовать различные режимы поведения дендримеров.
Ожидаемые результаты данного Проекта приведут к развитию фундаментальных представлений о физико-химических свойствах дендримерных материалов, в том числе их механических (реологических) характеристиках. Дендримеры являются особым классом макромолекул, для которых стандартные интерпретации результатов, основанные на классических подходах, нередко приводят к неправильным выводам (см. раздел Современное состояние). Поэтому развитие теории на основе полученных результатов будет иметь важный фундаментальный вклад в теорию полимеров. Отметим, что расчет механической релаксации с помощью аналитических моделей макромолекул наиболее прост (например, см. обзор A. A. Gurtovenko, A. Blumen, Adv. Polym. Sci. 2005, 182, 171). Более того, исследование функционализированных дендримеров является первым шагом для изучения фактически другого класса макромолекул – гиперразветвленных полимеров, синтез которых более прост, но теория релаксационных свойств менее развита, чем для дендримеров.
Выявление “краеугольных камней” влияния древовидной топологии и химической структуры на механические свойства дендримеров необходимо для разработки новых уникальных материалов с улучшенными свойствами. Механические свойства системы являются одной из наиболее важных характеристик новых материалов. Например, дендримеры уже используются для улучшения пластификации цементных смесей (Zhao, H. еt al., J. Appl. Polym. Sci. 2018, 135, 1–11.), а также для улучшения текучести и ударной вязкости полимерных материалов (Kang, D. еt al., Polym. Eng. Sci. 2021, 1–8; http://www.dendrimer.com.cn/). Ожидаемые результаты представленного Проекта позволят прогнозировать свойства веществ на основе дендримеров, более целенаправленно получать материалы с улучшенными свойствами и совершенствовать производственные процессы. Таким образом, результаты исследования станут базой для последующей разработки и прикладных исследований материалов на основе (или с использованием) дендримерных макромолекул.
Исследования, проводимые в рамках данного Проекта, а также полученные результаты будут в полной мере соответствовать мировому уровню теоретических исследований дендримеров. Результаты работы будут опубликованы в международных высокорейтинговых журналах.
АкронимRSF_MOL_2021 - 1
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания29/07/2130/06/22

Ключевые слова

  • Дендример
  • молекулярн-динамическое моделирование
  • механическая релаксация
  • реологические свойства
  • динамический модуль
  • модуль упругости
  • модуль потерь