В 1930-х и 40-х годах классическая физическая химия, такая как теория активированного состояния Эйринга, установила связь молекулярного размера между механической силой и химическим изменением. Например, статистические механические методы были использованы для того, чтобы выяснить механизм течения больших молекул. Уже в то время концепция, что внешняя сила может быть использована для того, чтобы модифицировать потенциальную энергию поверхностей, была полностью установлена. В след за первопроходческой работой Портера и сотоварищей, элегантные объемные эксперименты Оделя и Келлерса по течению ввели эту область в новую эру с качественными физико-химическими исследованиями. Более недавнее исследование продемонстрировало, что расщепление протекает легче для определенных химических связей, чем для других. Более ранняя работа Инцина и сотоварищей сообщала, что ультразвуковое расщепление цепей поливинилпирролидона со случайно объединенным пероксидным связыванием протекает в 10 раз быстрее, чем расщепление очищенного поливинилпирролидона. Совсем недавно нацеленное расщепление или перегруппировка связей была продемонстрирована в полимер-связанных малых молекулах, называемых механофорами, которые пытаются использовать как мимический биологический механохимичский передатчик. Механофоры (обозначены красным на Рис. 3)обладают стратегически ослабленными связями, которые подвергаются полезным реакциям, когда сила передана на механофор с сегмента полимерной цепи. Важность этих конструкций (полимерные цепи, связанные на одной из сторон механофора) для передачи силы так же была продемонстрирована с использованием контрольных полимеров, в которых механофоры располагались на концах цепи или в центре без передачи механически активированной дозы на механофор. Примеры включают в себя перегруппировку и расщепление азосоединений, электроциклическое открытие производных бензоциклобутена и конверсии спиропирана в его мероцианиновую форму. Другие сообщения были сфокусированы на эффекте механического воздействия на взаимодействие между молекулярными цепями, особенно уделяя внимание разрушению водородных связей и агрегации, приводящей к взаимодействиям, таким как образование эксимеров, ориентации сегментов полимерных цепей, разрыву металл-лиганд координационных связей и изменению окружающего рН.
Возможность предсказать поведение и ограничения полимеров в ответе на механическое воздействие является важным для определения их качества при разнообразном применении. Например, необходимо знать какая сила может быть приложена к стеклообразному пластику (используется в окнах и очках) до того, как произойдет выход. В эластичных полимерах, таких как натуральные резины, где пластификация используется для того, чтобы достигнуть необходимых реологических свойств, необходимо знать границы эластичности до того, как материал растянется до разрыва. Автомобильные шины, как предполагается, имеют увеличенное время жизни из-за стресс-индуцированных реакций в перекрестной сшивке и компонентов наполнителя резины. Перекрестные сшивки С-С связей и тиоэфиров, и полисульфидов могут обратимо образовываться, приводя к самолечению поврежденных шин. Пластификация так же используется для уменьшения неоднородности в длине цепи полидисперсантов. Некоторые медицинские применения так же зависят от механической стабильности полимеров и композитов, такие как биополимеры в синодальной жидкости для смазки суставов и зубные композитные смолы. Механическое деградирование биополимеров, таких как крахмалы и белки, так же важно в пищевом производстве. Контролируемая деградация других натуральных полимеров, таких как хитозан (деацилированный хитин), является важным в медицинском применении, таком как доставка лекарств и биоклее.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.