165935 (740020), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Гидрогели как материал оптических элементов.

По своим оптическим свойствам сильно набухший гидрогель слабо отличается от воды, так как при степенях набухания порядка тысячи, концентрация собственно полимера в системе становится, очевидным образом, весьма низкой. Это означает, что набухший гель обладает достаточно высоким показателем преломления и малым поглощением в видимой области спектра. Если наряду с этим принять во внимание хорошие упруго – механические свойства набухшего геля, то становится очевидной перспективность его использования в качестве материала доя оптических элементов с управляемыми характеристиками.

Простейшим оптическим элементом такого рода являетсяконтактная линза, в настоящее время уже реализованная на практике. Следующим этапом является создание линзы с управляемым фокусным расстоянием. В каком – то смысле такая линза будет полным аналогом хрусталика в глазах млекопитающих – ее фокусное расстояние может варьироваться заданным образом различными способами, в том числе и естественно – биологическим.

Вопрос можно поставить и более широко. Обратимый коллапс гидрогеля позволяет говорить о разработке адаптивных оптических систем, в том числе и с перестраиваемой конфигурацией поверхности. Строгая теория здесь может быть построена на основе рассмотрения гидрогеля как совокупности микроинтерферометров Фабри – Перо. Изменения формы поверхности и ее общей конфигурации можно достигнуть либо подвергая гидрогель локальному воздействию электрического тока, либо создавая соответствующее распределение механических деформаций.

Такие оптические элементы могут найти применение для коррекции волнового фронта в системах формирования изображения, послужить основой для практического решения решения задачи обращения волнового фронта и так далее. Таким образом, и для технических применений в оптике на первый план выступает возможность управлять характеристиками гидрогеля посредством внешних воздействий.

Возможности использования гидрогеля в высоких технологиях.

Высокая чувствительность гидрогеля к небольшим изменениям характеристик внешней среды позволяет говорить о его использовании в технологиях, где предъявляются повышенные требования к управляемости рабочего вещества (гидрогели как «intelligent materials»). Остановимся кратко на двух примерах использования гидрогелей в высоких технологиях: в лазерной и полупроводниковой технике.

Гидрогель может быть использован как стабилизатор оптически активной среды в мощных перестраиваемых лазерах на красителях. Известно, что одним из факторов, ограничивающих мощность лазера на основе жидких активных сред, являются конвективные потоки, развивающиеся вследствие неравномерного нагрева среды. Такие потоки делают невозможной устойчивую генерацию когерентного излучения. Высокая прозрачность гидрогеля позволяет, с одной стороны, использовать его как раствор красителя. С другой стороны, поскольку гидрогель является полимерной сеткой, то вопрос о конвективных сетках отпадает сам собой. В перспективе детальное исследование взаимодействие гидрогеля с оптически активными средами может послужить основой для направленного и планового изменения спектральных характеристик таких сред.

Рассмотрим возможность применения гидрогеля как материала для полупроводниковых элементов. Локальное внешнее воздействие на набухшую сетку позволяет получать заданное распределение плотности сеточного заряда. Если же исходный гидрогель был полиамфолитным, то можно говорить и о дизайне областей с различным знаком проводимости в пределах одного образца. Технически это можно сделать используя инжектирование в полиамфолитный гидрогель веществ, образующих нерастворимые соединения либо с анионными, либо с катионными группами.

Здесь можно говорить о прямой аналогии с изготовлением транзисторов на базе монокристалла кремния, в различные участки которого вводятся либо донорные, либо акцепторные примеси. Отличие состоит в том, что в случае геля исходный «монокристалл» обладает подвижными зарядами обоих знаков. Выбор типа проводимости осуществляется за счет химического подавления проводимости одного из типов. Дальнейшая работа такого органического транзистора по своим физическим принципам мало отличается от существующего: роль р – п и п – р переходов могут играть двойные электрические слои, спонтанно развивающиеся на границах областей с различным знаком проводимости.

Информационные системы на базе гидрогелей могут рассматриваться как одна из простейших моделей биологических систем. Действительно, все информационные процессы, протекающие в живой клетке, могут быть сведены к переносу элементарного заряда между соответствующими звеньями поликислот и полиоснований. Именно такие процессы и можно моделировать при помощи гидрогеля.

Общие закономерности.

Мы рассмотрели только некоторые принципиальные возможности практического использования сильнонабухающих гидрогелей. Тем не менее, даже из приведенных конкретных примеров видны широкие перспективы, существующие как в ближайшем, так и в более отдаленном будущем. Несмотря на разнообразие технологий, которые могут быть реализованы на основе гидрогелей, можно выделить один, общий для них всех аспект. Гидрогели обладают высокой чувствительностью к внешним воздействиям. У них ярко выражены такие свойства как программируемость управляемость. В то же время это «мягкие» системы, способные работать в разнообразных искусственных и природных условиях, включая сложные живые организмы. А это значит, что в предвидимом будущем гидрогели могут стать особенно перспективными материалами для целого ряда новых технических и биомедецинских решений.

Список использованных литератур

1. Бектуров Е.А., Кудайбергенов С.Е., Хамзамулина Г.Э. Катионные полимеры. Алма-Ата, Наука. 1986.158с.

2. Семчиков Ю.Д., Жильцов С.Ф., Камаева В.Н. Введение в химию полимеров. М., 1988. 150с.

3. Кушнер В.П. Конформационная изменчивость и денатурация биополимеров. Л.,1977. 275с.

4. Лебедев В.С., Гавурина Р.К. Высокомолекулярные соединения. 1964, т-6, № 8, с.1353 – 1358.

5. Шаяхметов Ш.Ш., Кудайбергенов С.Е., Бектуров Е.А. – Изв. АН Каз ССР. Сер. хим., 1979, № 3, с.67-70

6. Кудайбергенов С.Е., Шаяхметов Ш.Ш., Бектуров Е.А. – Высокомол. соед., 1980. Т.Б22. с91-94.

7. Текфорд Ч. Физическая химия полимеров. М., 1965, 772 с.

8. Лебедев В.С., Логинова Н.Н., Гавурина Р.К. – Высокомол. соед., 1964, Т.6, №7, с1174-1180.

9. Кабанов В.А. и др. – Высокомол. соед., 1977, Т.Б 19, с 95.

10. Жаймина Г.М., Бимендина Л.А., Бектуров Е.А. – Изв.АН Каз ССР. Сер. хим., 1982, №6.

11. Грассели Дж., Снейвили М., Балкин Б. Применение спектроскопии КР в химии. М., 1984. 261 с.

12. Барабанов В.П., Вяселева Г.Я., Ярошевская Х.М. – Высокомол. соед., 1978, Т.Б 20, с760.

13. Таусарова Б.Р. и др. – Изв. АН СССР, Сер. хим., 1975, №7, с 1549.

14. Бектуров Е.А., Сулейменов И.Э. Полимерные гидрогели. Алматы. «Гылым». 1998. 238с.

15. Тагер А.А. Физикохимия полимеров. М.: «Химия», 1978. с.453

16. Khoklov A.R., Philippova O.E. // Solvents and Self – Organization of Polymers. NATO ASI Series E: 1996. v.327 p.197

17. Хохлов А.Р., Доминтонова Е.Е. // Успехи Физ. Наук. 1997. Т.167. № 2. с.113

18. Бектуров Е.А., Кудайбергенов С.Е. Физикохимия растворов полимеров – Алматы: «Санат», 1993. с.248

19. Kazanskii K.S., Dubrovski S.A.// Adv. Polym. Sci. 1992. V. 104. p.97

20. H.Bronsted, J. Kopesek. HY-Sensitive Hydrogels. ACS. Polyelectrolyte gels, 1992. P 285

21. Шибалович В.Г., Кайденова И.Ю. Исследование влияния природы ионогенных групп на водопоглощающую способность полиакрилатных гидрогелей // в сб.: Тез. Докл. III Всесоюзн. Конф. по водорастворимым полимерам: Иркутск 1987. с.37

22. Казанский К.С. и др. Термодинамика сильнонабухающих полимерных гидрогелей //в сб.: Тез. Докл. III Всесоюзн. Конф. по водорастворимым полимерам: Иркутск 1987. с.62

23. Агафонов О.А. и др. Гидрогели для повышения влагоемкости почв и песков // в сб.: Тез. Докл. III Всесоюзн. Конф. по водорастворимым полимерам: Иркутск 1987. с.167

24. Филиппова О.Е. Высокомолек. соед. Серия С, 2000, Е.42, № 12, с 2328-2332.

25. Нуркеева З.С. водорастворимые и водонабухающие полимеры виниловых эфиров гликолей и аминоспиртов // Автореф. Док. Дисс. М.: 1993. с.45

26. Ергожин Е.Е., Рафиков С.Р., Уткелов Б.А., Нурахметов К.Н. // Докл. АН СССР. 1989. Т 308. с.1380

27. Бектуров Е.А., бимендина Л.А., Мамытбеков Г.К. комплексы водорастворимых полимеров и гидрогелей. Алматы «Гылым». 2002. 220с.

28. Яцимирский К.Б. Биологические аспекты координационных соединений. Киев, 1979, 268с.

29. Бектуров Е.А., Бимендина Л.А., Кудайбергенов С.Е. Полимерные комплексы и катализаторы. Алма-Ата, Наука, 1982, 191с.

30. Бек М. Химия равновесий реакций комплексообразования. М. 1973, 359с.

31. Желиговская Н.Н., Черняев И.И. Химия комплексных соединений. М., ВШ, Ciardelli F., Tsuchida E., Wohrle D. macromolecule Metal Complexes. Springer-Vertag, Berlin, 1996

32. Wohrle D. // 7-th Intern. Symp. “Makromolekle-Metal Complexes”. Leiden. The Nitherlands. 1997. I 116

33. Nsuchida E., Abe K.// Adv. Polym.Sci/ 1982. V.45.P.1

34. Saegusa T., Kobayashi S., Yfeashi K., Yamada A. //Polym.J. 1978. V.10 P.403

35. Guilbaut L.J., Murano M., Harnwood H.J. // J.Macromol. Sci.Chem. 1973. V.7.P.1065

36. Nishide H., Tsuchida E. // Macromol.Chem. 1976. B. 177.S.2453

37. Nishide H., Tsuchida E. // Macromol.Chem. 1976. B. 177.S.2295

38. Utkelov B.F., Ergozhin E.E. // Macromok.Chem.Macromol.Sump.1989. V.26.P.233

39. Utkelov B.A., Nurachmetov K.N., Ergozhin E.E. //Macromok.Chem.Rapid Commun. 1990. V.11.P.1

40. Davankov V.A., Semechkin A.V. // J.Chromatogr. 1977. V.41.P.313

41. Trochimczuk A.W. // MMC-7, 7-th Intern.Symp.Macromolecule-Metal Complexes.Leiden.The Netherlands. 1997. S105

42. Ferruti P., Barbucci R. // Adv.Polym.Sci.1984.V.58.P.57

43. Ferruti P.// Polym.Materials Encyclopedia (ed.J.Salamone) CRC Press, Boca Raton. 1996.V.5.P.3334

44. Casolarco M. //Polym.Materials Encyklopedia (ed.J.Salamone) CRC Press. Boca Raton. 1996.V.5.P.7979

45. Casolaro M., Bignotti F., Sartore L., Penco M. //Polymer. 2001. V.42,P.903

46. Hill I.R.C., Garnett M.C., Bignotti F., Davis S.S. //Biochim.Biophys.Acta. 1999.V.161.P.1427

47. Анненков В.В. Реакции комплексообразования с участием поливинилазолов. //А.р. дисс.д-ра хим.наук. Иркутск. 2001. 48с.

48. Анненков В.В., Аласур И.А., Даниловцева Е.Н. и др. //Высокомол. соед.1999. Т.А41. с.1404

49. Анненков В.В., Даниловцева Е.Н., Луненок О.В., Аласур И.А., Сараев В.В. // Изв. РАН. Сер.хим.2001.№ 8.с.1317

50. Annenkov V.V., Mazyar N.L., Kruglova V.A., Ananiev S.M. //Abstr. YII Intern.Conf. “The problems of salvation and complex formation in solytion”. Ivanovo. 1998. P.354

51. Chan W.C. // Polym.Int.1995.V.38.P.319

52. Kudaibergenov S.E. Polyamfolytes: Synthesis, Characterization and Application. Cluver Academic/Plenum Press New York. 2002.214p.

53. Kudaibergenov S.E., Khamitzanova G., Bimendina L.A.//Abstr. Intern.Symp. “Makromolecule-metal complexes”. New York.2001.P24

54. Kudaibergenov S.E., Koizhaganova R.B., Diduch A.G., Zhumadilova G.T., Bimendina L.A. // Abstr.7-th Pacific Polym.Conf. Microsymp. Sensitive polymers and smart gels. Brazile. Mexico.2001

55. Koizhaganova R.B., Kudaibergenov S.E., Geckeler K. //Macromol.Chem.Rapid Commun. (to be publ.)

56. Khamitzhanova G., Moution J., Yasharova M. // Proceed. Intern.Monitoring Conf., Semipalatinsk, 2002

57. Kudaibergenov S.E., Koizhaganova R.B., Diduch A.G., et al // J.Phys.Chem.

58. Lee W.F., Tu Y.M. // J.Appl.Polym.Sci.1999.V.72.P.1221

59. Rivas B.L., Maturana H.A., Molina M.J. Gomes-Anton M.R., Pierola I.F.// J.Appl.Polym.Sci 1998. V.67.P.1109

60. Оспанова А.К. «Физико-химические основы образования координационных соединений металлов IB, IIB и YIB подгрупп с полиэтиленимином и унитиолом». //А.р.дисс.д-ра хим.наук. Алматы.2002

61. Оспанов Х.К., Оспанова А.К. Электрохимические и термодинамические свойства унитиола и унитиолатных комплексов. Алматы. «Қазақ университеты».2002.328с.

62. Усанович М.И. Исследования в области теории растворов и теории кислот и оснований. Алматы. «Наука». 1970. 365с.

63. Пирсон Р.Дж. Жесткие и мягкие кислоты и основания. //Успехи химии. 1971. Т.40.с.1259

64. Зезин А.Б., Кабанов В.А. // Успехи химии. 1982.Вып.9.с.1447

65. Кабанов Н.М., Кокорин А.И., Рогачева В.Б., Зезин А.Б. Высокомол.соед.1979. Т.А21.с.209

66. Кабанов Н.М.Кожевникова Н.А., Кокорин А.И., Рогачева В.Б., Зезин А.Б., кабанов В.А. // Высокомол.соед.1979.Т.А21.с.1891

67. Кабанов Н.М., Хван А.М., Рогачева В.Б., зезеин А.Б., Кабанов В.А. // Высокомол.соед.1979.Т.Б21.с535

68. Sarac A.S., Ustamehmetoglu B., Mustafaev M.I., Erbil C., Uzelli G. // J.Polym.sci.part A: Polym.chem.1995.V.33.P.1581

69. Ustamehmetoglu B., baykeln S., Sunmez G., Sarac A.S. // J.Polym.sci.Part A: Polym.Chem. 1999.V.37.P.1115

70. Bronstein L.m., Platonova O.A., Yakin A.N. et al. // Langmuir.1998. V.14.P.259

71. Бектурганова Г.К., Бимендина Л.А., мамытбеков Г.К., Бектуров Е.А. // изв.МН-АН РК.Сер.хим. 1998 №3.с22

72. Bimendina L.A., Bekturganova G.K., Bekturov E.A. // 8-th Intern.Conf.Polymer Based Adv.Adv.Techn. (POC’98).1998

73. Bimendina L.A., Bekturganova G.K., Nolendina A.K., Bekturov E.A. //MRC. Boston.1998

74. Macromolecular Interactions.Eds.Ratajizak H.,Orwille W.J. Thomas Willey Interscience Publ.1981

75. Джумадилов Т.К., Бектуров Е.А., Бектурганова Г.К. Ион-дипольные комплексы неионных полимеров. Алматы. «Эверо». 2002. 179с.

76. Molyneux P. Sunthetic Polymers in Water. London. 1975.V.4.Ch.7

Характеристики

Список файлов реферата