Введение
Глава 1. Обзор литературы
1.1. Свойства поверхностных слоев стеклообразных полимеров
1.1.1. Особенности стеклования поверхностных слоев полимеров. 13
1.1.2. Исследование механических свойств поверхностных слоев стеклообразных полимеров 28
1.2. Применение метода люминесцентных молекулярных зондов для исследования перестроек поверхности твердых тел 35
1.3. Наночастицы в полимерах.
1.3.1. Основные методы создания нанокомпозитов типа полимер— наночастицы металлов 37
1.3.2. Основные свойства и области применения нанокомпозитов на основе полимеров с внедренными наночастицами металлов 41
1.3.3. «Двумерные» поверхностные нанокомпозиты 44
1.4. Использование систем полимер—наночастицы металлов в катализе 47
1.5. Выводы из обзора литературы и постановка задачи 51
Глава 2. Экспериментальная методика.
2.1 Приготовление образцов.
2.1.1. Пленки полистирола и поливинилпиридина. 54
2.1.2. Приготовление золей металлов. 56
2.1.3. Осаждение коллоидных частиц на поверхность полимера. 57
2.1.4. Пленки полианилина с металлическими включениями. 57
2.2. Методика зондовой микроскопии.
2.2.1. Общие принципы работы атомно-силового микроскопа (АСМ). 59
2.2.2. Исследование наномеханических свойств поверхностных слоев с помощью АСМ. Наноиндентирование . 62
2.2.3. Экспериментальная установка. 69
2.3. Методика оптических измерений
2.3.1. Люминесцентный спектрограф 69
2.3.2. Адсорбция молекул красителя 71
2.3.3. Температурные измерения 73
2.3.4. Обработка спектров 73
2.4. Методика каталитических измерений
2.4.1. Измерение каталитической активности ансамблей наночастиц платины на полистироле 15
2.4.2. Измерение электрокаталитической активности систем Pd—полианилин 75
2.5. Вспомогательные экспериментальные методы.
2.5.1. Просвечивающая электронная микроскопия 77
2.5.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия 77
2.5.3. Измерение смачиваемости 78
Глава 3. Экспериментальные результаты и их обсуждение.
3.1. Исследование процесса стеклования поверхностного слоя полистирола с помощью наночастиц металлов.
3.1.1. Использование наночастиц металлов в качестве зондов 79
3.1.2. Измерение температуры стеклования поверхностного слоя полистирола с различной молекулярной массой 86
3.1.3: Вычисление энергии активации процесса стеклования поверхностного слоя полистирола с различной молекулярной массой 97
3.1.4. Изучение кинетики погружения наночастиц в поверхностный слой полистирола 98
3.1.5. Определение толщины поверхностного слоя полистирола с пониженной температурой стеклования 102
3.1.6. Определение температурной зависимости вязкости и энергии активации вязкого течения поверхностного слоя полистирола 110
Выводы 114
3.2. Применение метода молекулярных зондов для исследования релаксационных процессов в поверхностном слое полистирола 115
3.2.1.. Влияние релаксационных процессов в поверхностном слое полистирола на неоднородное уширение спектров флуоресценции молекул-зондов 115
3.2.2. Влияние релаксационных процессов в поверхностном слое полистирола на диффузию в нем молекул-зондов 122
Выводы 128
3.3. Наномеханика поверхностного слоя полистирола 129
3.3.1. Зависимость деформации поверхности полистирола при сканировании зондом АСМ от молекулярной массы полимера 130
3.3.2. Исследование упругих свойств поверхностного слоя полистирола методом наноиндентирования 140
3.3.2.1. Получение силовых зависимостей 140
3.3.2.2. Исследование применимости различных теоретических моделей к вычислению модуля Юнга полистирола 144
3.3.2.3. Сравнение результатов вычисления модуля Юнга полистирола по моделям Герца и Джонсона—Кендалла—Робертса 157
3.3.3.4. Зависимость модуля Юнга поверхностного слоя полистирола от молекулярной массы полимера 159
Выводы 164
3.4. Влияние УФ облучения поверхностного слоя полистирола на его структурные, механические и релаксационные свойства 166
3.4.1. Определение химического состава поверхностного слоя фотоокисленного полистирола методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии 167
3.4.2. Изменение свободной поверхностной энергии полистирола под действием УФ облучения на воздухе 169
3.4.3. Исследование локальных механических свойств фотоокисленного поверхностного слоя полистирола методами АСМ 171
3.4.4. Влияние УФ облучения полистирола на температуру стеклования его поверхностного слоя 176
Выводы 178
3.5. Исследование структуры и каталитической активности нанокомпозитов полимер—наночастицы металлов 179
3.5.1. Конструирование «двумерных» поверхностных нанокомпозитов полимер - металл с заданными свойствами 190
3.5.2. Каталитическая активность поверхностных нанокомпозитов полистирол - наночастицы платины 200
3.5.3. Исследование структуры и электрокаталитической активности композитных пленок полианилин - внедренные
наночастицы металлов 200
3.6.2.1. Исследование структурных особенностей системы платина - полианилин: взаимное влияние полимерной матрицы и наночастиц металла 201
3.6.2.2. Исследование методом АСМ особенностей роста кристаллитов палладия при его электроосаждении
в пленку полианилина 212
3.6.2.3. Сравнение электрокаталитической активности систем палладий - полианилин, полученных различными методами 215
Выводы 217
Основные выводы 219
Заключение 220
Список литературы 222
