Розроблення методів синтезу нанорозмірних полімерних та полімер-неорганічних щіток зі спеціальними електрофізичними та оптичними властивостями

Abstract

Дисертація присвячена розробленню та дослідженню нових підходів до створення пристроїв з керованими електрофізичними та оптичними властивостями на основі супрамолекулярних структур, утворюваних функціональними полімерними та полімер-неорганічними щітками на поверхні керамічних підкладок, наночастинок та нанофайбер матів. Нові підходи базуються на іммобілізації та реакціях поверхнево-активних олігомерів – прекурсорів з бічними та/або кінцевими реакційними пероксидними, епоксидними, карбоксильними групами, зокрема, олігопероксидних металокомплексів, для хемосорбційної активації поверхні та ковалентного приєднання полімерних ланцюгів для отримання багатошарових полімерних шарів. Результати виконання дисертаційної роботи забезпечують отримання детальної інформації про закономірності хемосорбційної активації та радикальних і адиційних реакцій з поверхні для конструювання багатошарових полімерних та полімер-неорганічних ансамблів. Дослідження встановлюють залежності висоти, щільності пакування полімерних щіток, топології поверхні від часу реакції, від природи та концентрації розчину полімеру-прекурсора, природи і складу мономерної суміші. Це обумовлює можливість прогнозованого контролю функціональності, структури і властивостей утворюваних на поверхні супрамолекулярних структур. Встановлено, що хемосорбція полімерів із режимів розбавленого та напіврозбавленого розчину, при яких макромолекули існують в різних конформаціях, визначає структуру і щільність упакування іммобілізованих щіток на поверхні, і, відповідно, їх поверхневі властивості та фізичні характеристики. Це спричинило необхідність встановлення зв‘язків між поведінкою полімерів в розчині та будовою і властивостями утворюваних полімерними щітками шарів на поверхнях. Розроблені у роботі методи та встановлені закономірності і властивості утворюваних на поверхнях функціональних полімерних структур необхідні для створення pH- та термочутливих матеріалів, отримання поверхонь із контрольованими змочувальними або супергідрофобними властивостями, модифікації поверхні катодів пристроїв перетворення, накопичення та зберігання енергії, забезпечення літіофільності полімерних пористих сепараторів, створення електропровідних, сцинтиляційних та люмінесцентних композитних матеріалів. The dissertation is devoted to the development and research of new approaches to the creation of devices with controlled electrophysical and optical properties based on supramolecular structures formed by functional polymer and polymer-inorganic brushes on the surface of ceramic substrates, nanoparticles, and nanofiber mats. New approaches are based on the immobilization and reactions of surface-active oligomers - precursors with side and/or terminal reactive peroxide, epoxy, carboxyl groups, in particular, oligoperoxide metal complexes, for chemisorption activation of the surface and covalent attachment of polymer chains to obtain multilayer polymer layers. The results of the dissertation provide detailed information on the patterns of chemisorption activation and radical and addition reactions from the surface for the construction of multilayer polymer and polymerinorganic ensembles. Research establishes the dependence of the height, packing density of polymer brushes, surface topology on the reaction time, on the nature and concentration of the polymer-precursor solution, and on the nature and composition of the monomer mixture. This determines the possibility of predictable control of the functionality, structure and properties of supramolecular structures formed on the surface. It was established that the chemisorption of polymers from dilute and semidiluted solution regimes, in which macromolecules exist in different conformations, determines the structure and packing density of immobilized brushes on the surface, and, accordingly, their surface properties and physical characteristics. This made it necessary to establish connections between the behavior of polymers in solution and the structure and properties of layers formed by polymer brushes on surfaces. The methods developed in the work and the regularities and properties of the functional polymer structures formed on the surfaces are necessary for the creation of pH- and thermo-sensitive materials, obtaining surfaces with controlled wetting or superhydrophobic properties, surface modification of the cathodes of energy conversion, storage and storage devices, ensuring the lithophilicity of polymeric porous separators, creation of electrically conductive, scintillating and luminescent composite materials.