Полимерные материалы. 
Технология конструкционных материалов. 
Нанотехнологии

Мир органических и биоматериатов гораздо более сложен и разнообразен, чем мир металлов, сплавов и керамики, и менее известен инженерам, чем мир традиционных конструкционных и функциональных материалов. Однако с изобретением пластмасс — ближайших родственников биологических полимеров — началось неуклонное расширение их использования, а значит, и снижение доли металлических материалов в различных конструкциях. Они обладают сложной иерархической структурой и каждый иерархический уровень (атомы, сегменты цепи, упорядоченные кластеры — кристаллиты, блоки и т. д.) взаимодействует с остальными и влияет на их поведение. Поскольку теоретическая прочность углсрод-углсродной связи, которая обеспечивает устойчивость большинства полимерных молекул, очень высока, можно значительно улучшить прочностные характеристики реальных пластмасс путем оптимизации их молекулярной и надмолекулярной структуры. Большую роль в этом могут сьнрать нанокристаллиты — высокоупорядоченные области с правильной укладкой звеньев полимерной цени (рис. 3.9.1).

Большие усилия прикладываются в направлении создания электропроводящих и магнитоупорядочивающихся полимеров. Это дало бы возможность разрабатывать совершенно необычную электронику и вычислительную технику, легко встраивать чипы в бумагу, ткани, пленку и т. д. [1 ].

Рис. 3.9.1 Электронные микрографии образцов сополимера, состоящие из блоков полистирола и бутадиена при разном содержании доли полистирола (указаны снизу под снимками). Соответствующее пространственное расположение фаз схематически изображено в верхнем ряду [ 1 ].

Большую перспективу имеют наноструктуры на основе искусственно синтезированных полимеров. Среди них имеются электропроводящие молекулы (например, полиацетилен, политиофен, полипиррол), которые могут использоваться как нанопроволоки. За их исследование и применение в качестве наноразмерных проводников Макдайэрмиду, Ширакаве и Хигеру в 2000 г. была присуждена Нобелевская премия.

Полианимен и его аналоги при приложении оиределеннот напряжения меняют цвет, т. е. являются электрохроматическим материалом. Некоторые полимерные молекулы и суирамолекулярные структуры (катенаны, ротаксаны и др.) способны И1рать роль молекулярных переключателей, на основе которых можно создать ячейки памяти нанометровых размеров.

Возможность изменения конформации молекул под действием электрического поля или света (т.е. изменения положения одних групп относительно других) — физическая основа действия таких элементов наноэлектроники и фотоники. Так, в Интернете имеется информация о разработках многослойных (т.е. трехмерных) дисков для записи информации с емкостью в несколько сотен гигабайт, основанных на флуоресценции различных изомеров высокомолекулярных соединений.

Нанодисперсии.

Нанодисперсии — системы, в которых дисперсная фаза состоит из наночастиц, равномерно распределенных в непрерывной, жидкой фазе. Наночастицы, обычно, стабилизируются при помощи поверхностно-активных веществ для исключения самоагломерации [9].