Суперполимеры

СУПЕРПОЛИМЕРЫ.

Введение. Основные понятия.

Из элементарных учебников мы знаем, что материя может существовать в газообразном, жидком или твердом состояниях. В более специальных книгах твердые тела подразделяются на регулярные периодические кристаллы, возможно содержащие дефекты, и аморфные тела, такие как стекла. Хотя такая классификация и получена, полной ее назвать нельзя: она не отражает все многообразие состояний природных и синтетических материалов.

    Последние 15-20 лет химики и физики уделяют все больше внимания полимерам, которые нельзя отнести ни к обыкновенным жидкостям, ни к обыкновенным твердым телам.

    Полимеры – это материалы, состоящие из молекул с очень большими молекулярными весами. Такие так называемые «макромолекулы» состоят из десятков тысяч и даже десятков миллионов мономерных звеньев размерами не более 10Å. Полимеры могут существовать в различных формах, включая растворы, расплавы и сетчатые структуры, такие как резина.

    Большие размеры полимерных молекул определяют их уникальные свойства: они не образуют ни полностью жидкого, ни полностью твердого агрегатного состояния.

    В настоящем разделе постараемся рассказать о суперполимерах, свойства, которых в ряде случаев аналогичны свойствам полимеров. Отличительной особенностью этих материалов является то, что они строятся из относительно больших блоков размером от 50 до 1000 Å. В суперполимерах эти блоки образуют гибкие цепочки, свойства которых похожи на свойства обычных линейных полимеров. Взрывообразное развитие физики и химии полимеров, происходившее в течение последних лет, вызвало энтузиазм относительно этих более сложных систем, поскольку их чрезвычайно интересными с точки зрения технологии.

    Обсуждаемые здесь материалы представляют собой коллоиды – суспензии твердых частиц в жидкости. Существуют естественные коллоиды, такие, как молоко, глина или кровь, и коллоиды, создаваемые искусственно, например, краски. Стабилизация коллоидов является нетривиальной задачей. Подобные объекты естественным образом притягиваются посредством Ван-дер-Ваальсовых сил. В отсутствии положенного оттягивающего взаимодействия твердые частицы в жидкости склеиваются, или «флоккулируют», образуя агрегаты, которые осаждаются на дно сосуда, в котором находится коллоид.

    Имеется много способов предотвращения флоккуляции: например, можно зарядить твердые частицы одноименным зарядом или покрыть их поверхностноактивными веществами. Различные способы преодоления вандерваальсова притяжения обусловили широкое разнообразие возникающих макроскопических структур «суперполимеров», в качестве примеров которых мы рассмотрим ферромагнитные жидкости, червеобразные мицеллы и «ожерелья из коллоидных частиц», связанных длинными полимерными молекулами.