Search academic texts

Registration Number

0521U101511, Doctoral dissertation

Title

Functional biocomposites based on hydrophilic and hydrophobic highly dispersed silica

Author

Krupska Tetiana Vasylivna, Кандидат хімічних наук

popup.head Turov Volodymyr Vsevolodovych
popup.advisor Turov Volodymyr Vsevolodovych
popup.opponent Prokopenko Vitalii Anatoliiovych
popup.opponent Slobodianyk Mykola Semenovych
popup.opponent Shcherban Natalia Dmytrivna

Status

Доктор хімічних наук, 01.04.18, Фізика і хімія поверхні

Date

11-05-2021

Description

У дисертаційній роботі представлені комплексні результати дослідження щодо можливості використання гідрофобних матеріалів з розвиненою поверхнею (метилкремнезем, поліметилсилоксан) в якості компоненти композитних систем біомедичного або біотехнологічного призначення. Вивчено механізми їх взаємодії з водою в залежності від кількості адсорбованої води та наявності додатків рідких гідрофобних речовин. Знайдено, шо із застосуванням процедури змочування-висушування (гідроущільнення) можна змінювати у широких межах насипну густину та регулювати об’єм мезо- та макропор гідрофільного кремнезему. Показано, що гідроущільнення, суміщене з механічними навантаженнями, може бути застосовано для переведення у водне середовище гідрофобного кремнезему, або інших гідрофобних порошків (поліметилсилоксан, суміші гідрофільних і гідрофобних матеріалів). Виявлено, що вміст зв'язаної води у міжчастинкових зазорах гідратованого гідрофобного кремнезему АМ-1-300 може сягати 1 г/г, а міжфазна енергія води є дещо більшою, ніж для гідрофільного кремнезему. При цьому адсорбована у гідрофобному кремнеземі вода знаходиться в нерівноважному стані та легко заміщується гідрофобними агентами, (зокрема d-хлороформом) де 10 % води переходить у слабоасоційований стан, який характеризується малою величиною хімічного зсуву. Встановлено, що одержання композиту А-300/АМ-1-300 дозволяє у сім разів підвищити енергію зв'язування води, яке відбувається за рахунок переважного утворення у композитній системі переважно малих кластерів адсорбованої води. Однак, після відносно невеликих механічних навантажень, цей композит трансформується у компактний матеріал, в якому обидва кремнеземних компоненти змочені водою, що виконує роль дисперсійного середовища. При цьому енергія зв'язування води зменшується у десять разів і стає меншою, ніж для вихідного кремнезему А-300. Причина полягає у витісненні повітря з міжчастинкових зазорів. Тобто, дозовані механічні навантаження слугують дієвим методом керування властивостями композитних систем за рахунок трансформації системи «тверде тіло/вода/повітря» в систему «тверде тіло/вода». В роботі показано, що у міжчастинкових зазорах нанокремнезему А-300 та його сумішах із АМ-1-300 вода та метан можуть утворювати супрамолекулярні системи, що збільшують загальну кількість адсорбованого метану до 38 мг/г. Зроблено припущення, що зменшення інтенсивності сигналу адсорбованого метану в спектрах ЯМР зі зниженням температури обумовлено його частковим переходом у твердий клатратний стан. Таким чином, використання в якості добавок до гідрофільного кремнезему (або біонанокомпозитів на його основі) гідрофобних матеріалів дозволяє створювати нові функціоналізовані матеріали, в яких під впливом гідрофобно-гідрофільних взаємодій формується супрамолекулярна система, що складається із упорядкованих гідрофобних областей (мікрокоагуляція) і системи розміщених в міжчастинкових зазорах кластерів води. Така система нерівноважна і чутлива до зовнішніх впливів, що дозволяє цілеспрямовано змінювати її тиксотропні властивості, фазовий стан, адсорбційно-десорбційні характеристики і т.д. Ключові слова: гідрофобний та гідрофільний дисперсні кремнеземи, поліметилсилоксан, композитні системи, біологічно активні речовини, рослинна сировина, вода, міжфазні взаємодії.