Разгадка полимерной тайны 50-летней давности

Художественное изображение полимерной цепи, содержащей зонд молекулярной силы (центральная структура), искажаемой полем потока вокруг взрывающегося кавитационного пузыря (центральный круг). Фото: профессор Роман Булатов, Ливерпульский университет.

Химический факультет Ливерпульского университета впервые разработал метод, позволяющий лучше понять полимерные цепные реакции при изменении потоков растворителей, что дает ценную информацию как для науки, так и для таких отраслей, как добыча нефти и фотоэлектрическая энергетика.

Новое исследование химического факультета Ливерпульского университета представляет собой важный прорыв в области науки о полимерах.

В статье, опубликованной недавно в журнале Nature Chemistry и представленной на обложке, исследователи из Ливерпуля используют механохимию, чтобы охарактеризовать, как полимерная цепь в растворе реагирует на внезапное ускорение потока растворителя вокруг нее.

Этот новый подход позволяет наконец ответить на фундаментальный и технологический вопрос, который волновал ученых-полимерщиков в течение последних 50 лет.

Исторические вызовы и последствия

С 1980-х годов исследователи пытались понять уникальную реакцию растворенных полимерных цепей на внезапное ускорение потоков растворителя. Однако они были ограничены сильно упрощенными потоками растворителей, что давало ограниченное понимание поведения реальных систем.

Новое открытие ливерпульских химиков, профессора Романа Булатова и доктора Роберта О’Нила, имеет важное научное значение для нескольких областей физических наук, а также на практическом уровне для реологического контроля на основе полимеров, используемого во многих промышленных процессах стоимостью в несколько миллионов долларов, таких как увеличение добычи нефти и газа, строительство трубопроводов на большие расстояния и производство фотоэлектрических элементов.

Экспертные мнения

Профессор Роман Булатов сказал:

• «Наше открытие затрагивает фундаментальный и технический вопрос в науке о полимерах и потенциально переворачивает наше нынешнее понимание поведения цепей в кавитационных потоках растворителей».

Соавтор статьи доктор Роберт О’Нил добавил:

• «Наша демонстрация подхода показывает, что наше понимание того, как полимерные цепи реагируют на внезапное ускорение потоков растворителя в кавитирующих растворах, было слишком упрощенным, чтобы поддерживать систематическое проектирование новые полимерные структуры и композиции для эффективного и экономичного реологического контроля в таких сценариях или для получения фундаментального молекулярного понимания механохимии, вызванной потоком.
• «Наша статья имеет важное значение для нашей способности изучать динамику неравновесных полимерных цепей на молекулярных масштабах и, следовательно, для нашей способности отвечать на фундаментальные вопросы о том, как энергия течет между молекулами и внутри них, и как она преобразуется из кинетической в потенциальную и в свободная энергия».

Будущие усилия

Исследовательская группа планирует сосредоточиться на расширении области применения и возможностей своего нового метода и его использовании для картирования физики молекулярного уровня, что позволит точно прогнозировать поведение потока для произвольной комбинации полимера, растворителя и условий течения.

Источник

Метки: полимеры