ИСТИНА

В настоящее время перспективным направлением является получение материалов, способных обратимо реагировать на внешние стимулы, такие как свет, влажность, электрическое и магнитное поле, температура, pH и химические вещества [1]. Обычно такие системы состоят из двух или более слоев: активного – взаимодействующего с окружающей средой и неактивного – выполняющего роль носителя, матрицы. Один из основных недостатков существующих актуаторов – это сложность их получения, уникальность (трудная доступность) компонентов и, как следствие, дороговизна. В данной работе был предложен достаточно простой способ получения композитов, обратимо реагирующих на полярные жидкости, основанный на явлении крейзинга. В ходе этого процесса в полимере происходит формирование высокодисперсной взаимопроникающей фибриллярно-пористой структуры, в объеме которой in situ проводится синтез гидрофильной фазы гидратированных оксидов по механизму каталитической гидролитической конденсации, используя золь-гель технологию. В работе были получены композиционные пленки на основе матрицы крупнотоннажного полиэтилена высокой плотности (ПЭВП), быстро (1-4 с) и обратимо изгибающиеся в присутствии паров воды (Рисунок 1). В качестве прекурсоров использовали растворы этилсиликата ЭТС-40 в изопропиловом спирте, являющиеся нетоксичными и доступными веществами. Были изучены химический состав, структура, адсорбционные свойства полученных нанокомпозитов, определены времена отклика и релаксации, получены зависимости равновесной кривизны и модуля Юнга от содержания SiO2 в полимере (Рисунок 2). Также было обнаружено, что ПЭВП-кремнеземные нанокомпозиты могут реагировать на пары других полярных жидкостей (аммиак, спирты, кетоны, сложные эфиры). При этом скорость изгиба и релаксации существенно зависит от природы этой жидкости. Выдвинуто предположение, что явление изгиба пленки связано с градиентом фазы SiO2 по толщине композита. Он формируется в ходе синтеза благодаря двум факторам: 1) медленной диффузии воды и соляной кислоты в объем материала и 2) концентрированию ЭТС-40 у одной из поверхностей нанокомпозита в результате действия силы тяжести. Полученные нанокомпозитные ПЭВП-SiO2 актуаторы могут быть использованы в качестве датчиков на влажность и пары различных полярных веществ, а также в качестве устройств типа «искусственной мышцы».