Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики обнаружили механизм упрочнения сложных полимеров
Ученые из МФТИ с коллегами из Университета Дьюка (США) выяснили, что количество энергии, необходимое для разрыва полимерных сеток, может значительно превышать энергию разрыва ее цепочек. Большая часть этой энергии тратится не на разрыв цепей, а на деформацию древовидной внутренней структуры материала. Обнаруженный механизм позволит создавать более прочные полимерные материалы.
Результаты исследования представлены в международном научном журнале Macromolecules. Полимеры разной степень сложности окружают нас повсюду: от промышленности до медицины. В подавляющем большинстве это полимерные сети: в своей внутренней структуре это не сплошное упругое тело, а система, которая состоит из древовидных «жидкоподобных» структур полимерных цепей.
Высокая разрывная прочность таких полимерных сеток объясняется главным образом тем, что макромолекулы могут достигать высокой степени ориентации относительно друг друга и иметь большую плотность и разветвленность упаковки, что приводит к возникновению многочисленных межмолекулярных связей с высокой суммарной энергией.
Ученые МФТИ в партнерстве с зарубежными коллегами исследовали механизм образования разрыва в полимерных сетках и выяснили, что для образования трещины недостаточно разорвать одну полимерную цепочку, требуется повлиять на все «дерево» полимерных цепей в сетках.
«Мы модифицировали теорию Лейка — Томаса, которая объясняет молекулярные детали сетевого соединения при распространении трещины в полимерных сетях. Эта теория описывает не только энергию, запасенную в разрывающихся цепочках сетки, но и энергию связей в древовидной структуре из цепочек, которая остается неизменной по мере распространения трещины. Энергия, запасенная в каждом из поколений этого «дерева», зависит от индекса поколения из-за нелинейной упругости растянутых цепей сети. Кроме того, энергия, необходимая для разрыва мостиковой цепочки, соединяющей две поверхности трещины, необязательно определяется энергией, запасенной в самой цепочке, а в более высоких поколениях “дерева”», — рассказал Сергей Панюков, соавтор исследования, доцент кафедры теоретической физики МФТИ.
Таким образом, работа, которую необходимо совершить для разрыва сложного полимерного материала, зависит не только от прочности цепей сетки, но и от прочности древовидной структуры материала, которая зависит от числа «поколений» этого дерева. Таким образом, чем более разветвленная и многоуровневая структура в полимерном материале, тем он прочнее на разрыв.
Второй вывод, который получили исследователи при построении новой модели, связан с включением в сети молекул-механофоров. Механофоры — это механически активные молекулы в самой структуре полимера, которые способны вызывать ряд химических реакций при воздействии на них.
«По сравнению с “сильными” механофорами (активируются только в мостиковой цепи полимера), “слабые” механофоры, которые могут работать как в мостиковой цепи, так и в других генерациях, способны обеспечить более интенсивное рассеивание энергии внутри материала, упрочняя его», — добавил Сергей Панюков. Обновленная модель, полученная в результате исследования, дает возможность создания более совершенных полимерных сетей с повышенными прочностными характеристиками.
Telegram 
Дзен 
VK За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Снимки с фотоловушек давно стали культурным явлением. Особенно забавными выглядят медведи. Мы с удовольствием смотрим на зверей, попавших в объектив камер в национальных парках: тигр украл фотоловушку, муравьед проехал верхом на муравьеде и так далее. Но не все животные настолько обаятельные. Ученые из США решили развить эмпатию к гремучим змеям, которых многие боятся. Для этого специалисты запустили трансляцию из «мегалогова», где рептилии отдыхают и рожают потомство.
Команда исследователей из Италии и США предложила два способа, с помощью которых гипотетический зонд сможет быстро добраться до одного из самых отдаленных и малоизученных объектов Солнечной системы. Речь о Седне — транснептуновом теле, которое находится за орбитой Плутона. По мнению инженеров, эти передовые технологии смогут доставить аппарат к Седне за семь и 10 лет.
За последние 30 лет размер трески, обитающей в Балтийском море, значительно уменьшился. Если раньше рыбаки вылавливали из воды особей размером с маленького ребенка, то теперь добытая рыба легко помещается в ладонях. Авторы нового исследования винят в этом человека, который заставил один из видов эволюционировать в «карликов».
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Квантовые спиновые жидкости (КСЖ) обещают ученым развитие в областях квантовых вычислений и передачи энергии без потерь. В них магнитные моменты частиц теоретически не должны упорядочиваться даже при охлаждении до абсолютного нуля температур.
Радиотелескопы уловили очень короткий сигнал, и по его характеристикам стало ясно, что он не может быть естественного происхождения. Астрономы пришли к выводу, что источник находился в околоземном пространстве — там, где уже более полувека летает «мертвый» аппарат NASA.
Группа российских ученых из Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН и МФТИ провела детальное численное исследование источников шума, генерируемых крылом прототипа сверхзвукового бизнес-джета в режиме посадки. Эта работа, сочетающая передовые методы вычислительной гидродинамики и аэроакустики, впервые позволила с высокой точностью локализовать и охарактеризовать основные зоны шумообразования вблизи полноразмерной геометрии крыла модели прототипа сверхзвукового пассажирского самолета в посадочной конфигурации.
Вид антилоп, с ледникового периода привыкший к массовым миграциям, пытается вернуться в свой исторический ареал, когда-то достигавший Днепра. Однако их нетипичные для травоядных привычки вызывают сильнейшее отторжение у сельских жителей, предлагающих массово уничтожать их с воздуха. С экологической точки зрения возвращение этих животных весьма желательно, но как примирить их с фермерами — неясно.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно