ДР № 0120U102224. Терміни виконання НДР: 2020-2022 рр.
Науковий керівник: Білинський І.В., докт. фіз.-мат. наук, доцент.
Фактичний обсяг фінансування за повний період виконання із загального фонду держбюджету МОНУ – 374,300 тис. грн., у 2020 р. – 374,300 тис. грн.
Cекція: Наукові проблеми матеріалознавства.
Категорiя науково-дослідної роботи: Прикладне дослідження.
Одержаний науковий результат, його новизна, науковий рівень, значимість
та практичне застосування
Проведено наноструктурну характеризацію золь-гелевих органічно-неорганічних гібридів, отриманих шляхом конденсації двох уреасилікатних стехіометричних прекурсорів (прекурсор 1, що складається з силоксанових скупчень та довгих полімерних ланцюгів, та прекурсор 2, що складається з силоксанових скупчень та коротких полімерних ланцюгів) за допомогою методів SAXS, FTIR, PALS та експерименту набухання.
За результатами SAXS та FTIR пропонується морфологічна модель, що відображає структуру отриманих матеріалів на наномасштабі. У цій моделі кластери силоксану агрегуються в домени, утворюючи дворівневу ієрархічну структуру. Первинний структурний рівень складають нанокластери силоксану, утворені в результаті реакцій поліконденсації між ділянками на основі кремнію, розташованими на кінцях полімерного ланцюга. Вторинний структурний рівень складається з доменів з високою середньою електронною густиною, в яких кластери силоксану відокремлені в органічній фазі низької щільності. Структура отриманих матеріалів може бути змінена шляхом зміни молярного співвідношення між двома уреасилікатними мономерами.
За результатами PALS спостерігаються дві температури склування. Вищі значення Tg відповідають температурі склування органічної полімерної сітки. Ця температура не спостерігається для зразка, в якому неорганічна частина з короткими полімерними ланцюгами є домінуючою (прекурсор 2). Нижче значення або допоміжна Tg‘ спостерігається для всіх досліджуваних зразків і інтерпретується як температура склування вільного об’єму на межі розділу органічної полімерної частини та нанофази кремнезему в нанокомпозитах. Аналіз температур Tg, Tg‘, коефіцієнтів теплового розширення порожнин вільного об’єму для областей нижче і вище Tg, а також їх різниці, вказує на більш жорсткий і більш зшитий структурний каркас для зразка з найвищим вмістом прекурсора 2. Цей зразок також деонструє неоднорідність сітки, що в поєднанні з жорсткістю пояснює спостережувані проблеми з його набуханням та швидким розпадом в експерименті набухання.
Запропонована морфологічна модель уреасілікатної суміші та розрахункові значення вільного об’єму відкривають широкий спектр можливостей для їх практичного застосування, зокрема для аналітичної біотехнології у побудові амперметричних біосенсорів на основі уреасилу.
Кількісні показники результатів дослідження
– Статті у журналах, що входять до наукометричних баз даних Scopus та/або Web of Science Core Collection – 2;
– Публікації у матеріалах конференцій, тезах доповідей та виданнях, що не включені до переліку наукових фахових видань України – 1;
– Монографії та розділи монографій, опубліковані (або підготовлені і подані до друку) в іноземних видавництвах – 1.
– Патенти – 1.