Количественный анализ структуры частично кристаллических полимеров и композитов на их основе по данным атомно-силовой микроскопии (1103417), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Обнаруженные в данной работезакономерности агрегации рекомбинантных спидроинов могут бытьиспользованы для теоретического объяснения свойств паутины и шелка, атакже при конструировании новых материалов.Основные положения, выносимые на защиту1.При неупругой деформации биаксиально-ориентированных пленокна основе полипропилена в покрытии из аморфного сополимера на поверхностивозникают полосы сдвига в виде линейных протяженных углублений ивыступов с перепадом рельефа 15-20 нм. При растяжении пленки на основеБОПП с тонким алюминиевым покрытием происходит прорастание трещинпокрытия в полимер и фибриллизация полимера в трещинах.62.Методика для визуализации деформации поверхности полимерныхпленок при ступенчатой вытяжке.3.Рекомбинантные аналоги белков паутины 1F9 и 2Е12 могутсуществовать в водных растворах в виде нанофибрилл и в виде отдельныхмолекул. При адсорбции на слюду из разбавленного водного раствораотдельные молекулы белков паутины формируют ламели двух типов.Молекулы, адсорбированные на слюде и на поверхности уже сформированныхламелей, имеют разные конформации.4.Поли(3-гидроксибутират) хорошо совместим с индометацином ирифампицином и плохо совместим с левофлоксацином.
Последний приприготовлении композитной пленки методом полива не проникает в пленку, аостается на ее поверхности.Апробация работыОсновные результаты диссертационной работы были изложены в докладах наследующих конференциях:−Четвертая Санкт-Петербургская Конференция Молодых Ученых«Современные проблемы науки о полимерах», 15-17 апреля, 2008, СанктПетербург, Институт высокомолекулярных соединений РАН−International Student Research Forum, University of Nebraska MedicalCentre, Omaha, Nebraska, USA, 1-3 June 2008−The 13th International Conference “Polymeric Materials P2008”,Martin-Luther University, Halle, Germany, 24-26 September 2008−Четвертыйстуденческийсимпозиумпобиоинженерии,биологический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва, Россия,25 октября 2008.−Третья международная конференция «Современные достижениябионаноскопии», физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова,Москва, Россия, 16-18 июня 2009.−Пятая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры —2010», химический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова, Москва,Россия, 21 – 25 июня 2010г.−Четвертая международная конференция «Современные достижениябионаноскопии», физический факультет МГУ имени М.В.Ломоносова,Москва, Россия, 15-18 июня 2010.−Третья Всероссийская конференция «Нанотехнологии в онкологии2010», Московский научно-исследовательский онкологический институтим.
П.А. Герцена, Москва, Россия, 30 октября 20107ПубликацииПо теме диссертации опубликовано 13 работ, из них 5 статей [A1-A5], включая3 статьи в реферируемых журналах, входящих в список ВАК [A1-A3], и 8тезисов докладов на конференциях [A6-A13].Список сокращенийАСМ – атомно-силовая микроскопия, атомно-силовой микроскопПП – полипропиленБОПП – биаксиально-ориентированный полипропиленПГБ – поли(3-гидроксибутират)БСА – бычий сывороточный альбуминПВХ – поли(винилхлорид)ПЭ – полиэтиленСтруктура и объем диссертационной работыДиссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы,включающего 141 наименование. Работа изложена на 122 страницах исодержит 71 рисунок и 1 таблицу.Основное содержание работыВо введении обоснована актуальность темы диссертационной работы,сформулирована цель работы, обсуждается новизна и практическая значимостьполученных результатов.В главе 2 представлен обзор литературы по теме диссертационнойработы.
В обзоре описаны некоторые общие свойства частичнокристаллических полимеров и особенности их изучения методом АСМ.Рассмотрены физические и биофизические свойства исследуемых объектов, втом числе белков паутины и их аналогов. В обзоре обсуждаются такжеособенности растяжения пленок, имеющих жесткие покрытия, и использованиеАСМ для визуализации деформаций полимерных пленок.В главе 3 содержится описание исследованных в работе образцов испособы их приготовления к измерениям, описаны использованные методики испособы проведения измерений.В главе 4 описаны эксперименты по визуализации деформацийполимерных пленок с помощью АСМ. Развитая в работе методикавизуализации деформаций основана на использовании устройства для вытяжкипленок (Рисунок 1 а), совместимого с АСМ.
Для удерживания пленки (1)используются подвижные зажимы (2). Устройство имеет три опоры (3) в двухиз опор сделаны углубления (4), чтобы ножки микроскопа не проскальзывалипо гладкой поверхности. Перемещение зажимов осуществляется вращением8ручек (6), линия, вдоль которой перемещаются зажимы, задается паройнаправляющих (7). Сканирующая головка АСМ размещается на устройстве длявытяжки, как показано на рисунке 1 б.Рисунок 1 – Устройство для деформации пленок (а) и размещение АСМ на немв процессе измерений (б). 1 – пленка, 2 – подвижные зажимы, 3 – опоры, 4 –углубления, 5 – пружины, 6 – ручки, 7 – направляющие.Для визуализации деформации пленок измерения проводилисьследующим образом.
Вначале получали изображение поверхностинедеформированного образца. Затем кантилевер отводили от поверхности,чтобы не повредить его при растяжении пленки. После этого пленкурастягивали так, чтобы сканируемая область не сместилась – для этого зажимыдолжны иметь одинаковые смещения относительно платформы. Обычносканирование осуществлялось вблизи дефекта, хорошо заметного в оптическиймикроскоп, и растяжение каждый раз осуществлялась так, чтобы смещениеэтого дефекта было минимальным. После этого выжидали 10-15 минут, чтобыпроизошла релаксация напряжений в пленке, подводили кантилевер кповерхности и сканировали ту же самую область, что и на первом этапе (или жедругую область, если особенности конкретной точки не важны). Прификсированном значении деформации снимались один или несколько кадров,затем цикл растяжения и сканирования повторялся.Для отладки методики визуализации деформаций использовали образецпластифицированного поливинилхлорида (ПВХ).
Изображения одной и той жеточки поверхности пленки ПВХ при различных деформациях представлены нарисунке 2. Цифрами отмечены четыре хорошо заметных дефекта, вблизикоторых проводилось сканирование. Значения деформации, указанные накадрах, были измерены по расстоянию между зажимами и отражаютмакроскопическую деформацию. Измеряя расстояния между дефектами, можновычислить локальную (микроскопическую) деформацию и оценить9коэффициент Пуассона материала. Для исследованного образца ПВХ былополучено значение νПВХ=0,45±0,05. Указанная погрешность учитываетстандартное отклонение значений деформации, измеренных междунесколькими парами дефектов и приборную погрешность.
Длявысокоэластичного полимера можно ожидать значения коэффициентаПуассона, близкого к 0,5, что и наблюдается в эксперименте.Рисунок 2 – АСМ-изображения участка поверхности ПВХ при разныхдеформациях, ось вытяжки горизонтальна. Цифрами отмечены хорошозаметные дефекты. Через дефекты 2 и 3 проведены сечения.10Методика визуализации деформаций, опробованная и отлаженная напримере пленки из пластифицированного ПВХ, была использована дляизучения деформации промышленной биаксиально-ориентированной пленки наоснове полипропилена. Эта пленка состоит из трех слоев полимера и имеет наодной стороне тонкое металлическое покрытие.
Три полимерных слояформируются при изготовлении пленки: два поверхностных слоя толщиной 0,81,2 мкм, состоящих из сополимера ПП с полиэтиленом (ПЭ) или терполимераПП с полиэтиленом и полибутеном, и центральный кристаллический слойгомополимера ПП. Такая трехслойная пленка подвергается двухступенчатойвытяжке, затем на нее наносится покрытие (на ту сторону, которая покрытасополимером ПП/ПЭ, а сторона, покрытая терполимером, оказываетсяоткрытой).Рисунок 3 – АСМ-изображения участка поверхности пленки БОПП при разныхотносительных деформациях ε, ось вытяжки горизонтальна.
Цветовая шкала накаждом кадре оптимизирована для максимальной контрастности. На вставкахпоказаны графики сечений вдоль белых линий на кадрах.Изображения участка поверхности пленки БОПП, покрытойтерполимером, при разных значениях деформации представлены на рисунке 3.Видно, что по мере деформации поверхность покрывается сеткой изуглублений и выступов (перепад рельефа между ними составляет 15-20 нм),направленных под углом 45,3°±0,9° к направлению вытяжки.
Они могут бытьинтерпретированы как полосы сдвига. В изотропном теле, подвергаемом11одноосной нагрузке, максимальное сдвиговое напряжение достигается подуглом 45° к направлению растягивающей (или сжимающей) силы, поэтомуможно сказать, что наблюдаемый угол 45,3°±0,9° хорошо соответствует углу,предсказываемому классической механикой разрушения.Рисунок 4 – Изменение параметров шероховатости поверхности по меревытяжки для БОПП (А) и для ПВХ (Б).Рисунок 5 – АСМ-изображения поверхности пленки БОПП, покрытой Al,деформированной на 15%. А – изображение микрорельефа поверхности, Б –фазовое изображение участка, выделенного рамкой на кадре А.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
