Пьезо- и электроактивные полимерные системы, содержащие электропроводящие компоненты на гидрофобных и гидрофильных матрицах плоскостной и объемной конфигурации

Разработаны методы получения и исследованы свойства новых пьезо- и электроактивных полимерных систем плоскостной и объемной конфигураций. Получены пьезоактивные пористые пленки поливинилиденфторида (ПВДФ) методом, основанным на экструзии расплава полимера. Установлено, что экструдированные образцы имеют ориентированную ламеллярную структуру и содержат кристаллиты двух полиморфных модификаций α- и β-форм. Определены условия проведения процессов ориентации при формировании пористых пленок ПВДФ, которые позволяют осуществить α - β-переход и получить образцы с высоким содержанием сильнополярной β-формы, ответственной за пьезоэлектрические свойства ПВДФ. Установлено, что при ориентирующих воздействиях процесс α - β-превращения происходит одновременно с процессом порообразования, причем эти процессы носят конкурирующий характер. Проведена поляризация пленок ПВДФ в условиях высоковольтной обработки, и показано, что образцы демонстрируют стабильные пьезоэлектрические свойства. Разработан метод получения микропористых пленок ПВДФ, содержащих сквозные каналы и обладающих проницаемостью для жидкостей. Установлено, что сквозные каналы образуются по перколяционному механизму, а их число и размер увеличивается со степенью ориентации пленок. Исследовано влияние ориентирующих воздействий на кристаллическую структуру, общую пористость и проницаемость пленок. Определено содержание пьезоактивной β-формы. Прямой химической полимеризацией электроактивного компонента получены новые композиционные системы, содержащие электропроводящие полимеры (полианилин и полипиррол) на пористой пленке ПВДФ. Измерены их электропроводность, пьезоэлектрические и механические свойства. Методом циклической вольтамперометрии определена удельная емкость. Композиционные системы хитозан/полианилин получены полимеризацией анилина на хитозановой пленке. Изучены химическая структура образцов и распределение фазы электропроводящего полимера по толщине пленки. Образцы имеют гелеобразную консистенцию и демонстрируют деформационное поведение, характерное для набухших полимерных сеток. Установлено, что полианилин оказывает упрочняющее действие на образцы и обеспечивает им стабильность при набухании в кислой и солевой средах. Рассмотрено влияние неорганической добавки - оксида графена на набухание, механические и сорбционные свойства хитозановых пленок. Выявлено, что пленки с оксидом графена имеют такую же степень набухания, как и исходные пленки хитозана, и при этом обладают более высокой прочностью и эластичностью. Предложен метод формирования слоев хитозана и совместной системы хитозан/полианилин на пористых эластичных подложках из ПВДФ. Определены электропроводность и механические характеристики полученных образцов, и показано, что они имеют более высокий модуль упругости, чем подложка, благодаря присутствию жесткоцепных полимеров и при этом значительно более высокое разрывное удлинение, чем хитозан. Измерены сорбционные характеристики образцов в парах растворителей. Методом рентгеновского рассеяния определена структура проводящего слоя. Получены электроактивные композиционные системы на основе гидрогелей полиакриловой кислоты и полиакриламида, содержащие проводящие полимеры - полианилин и полипиррол в качестве активных компонентов. Разработан метод, позволяющий достичь равномерного распределения проводящего полимера в объеме матрицы геля и высокой степени связанности элементов проводящей фазы. Электроактивные гидрогели характеризуются смешанным типом проводимости, включая ионный и электронный компоненты. Показано, что структура сетки гидрогеля носит гибридный характер и содержит как физические, так и химические связи.