Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences65197910.31857/S2686953522600623OVTCHRPHYSICAL CHEMISTRYФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯPREPARATION OF NEW HARD ELASTIC POLYMERIC MATERIAL BASED ON ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENEСоздание нового жестко-эластичного полимерного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтиленаАrzhakovaО. V.АржаковаО. В.arzhakova8888@gmail.comYarushevaА. Yu.ЯрышеваА. Ю.arzhakova8888@gmail.comNazarovA. I.НазаровА. И.arzhakova8888@gmail.comDolgovaА. А.ДолговаА. А.arzhakova8888@gmail.comVolynskiiA. L.ВолынскийА. Л.arzhakova8888@gmail.comLomonosov Moscow State University, Faculty of ChemistryМосковский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет010520235101808602022025Copyright ©; 2023, О.В. Аржакова, А.Ю. Ярышева, А.И. Назаров, А.А. Долгова, А.Л. ВолынскийCopyright ©; 2023, О.В. Аржакова, А.Ю. Ярышева, А.И. Назаров, А.А. Долгова, А.Л. Волынский2023О.В. Аржакова, А.Ю. Ярышева, А.И. Назаров, А.А. Долгова, А.Л. ВолынскийО.В. Аржакова, А.Ю. Ярышева, А.И. Назаров, А.А. Долгова, А.Л. Волынскийhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/651979

A novel approach for the preparation of hard elastic polymeric material based on ultra-high molecular weight polyethylene via the strategy of crazing of polymers has been proposed. This approach includes the process of deformation of the pristine films of ultra-high molecular weight polyethylene via environmental intercrystallite crazing mechanism and subsequent low-temperature spontaneous strain recovery upon stress relaxation. As a result, the material acquires new properties typical for hard elastic materials: restoration of the porous structure upon secondary loading in air up to ~20 vol. % with pore sizes in the nanometer range (up to 10 nm), high reversibility of deformation (50−85%), the effect of opening and closing pores upon cyclic loading. The mechanism of this phenomenon has been proposed and the areas of practical applications of such mechanoresponsive material have been indicated.

Предложен новый подход к созданию жестко-эластичного полимерного материала на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена с использованием стратегии крейзинга полимеров. Данный подход включает в себя процесс деформирования исходных пленок сверхвысокомолекулярного полиэтилена по механизму межкристаллитного крейзинга и последующий процесс низкотемпературной обратимой деформации при снятии напряжения. В результате материал приобретает новые свойства, типичные для жестко-эластичных материалов: восстановление пористой структуры при повторном деформировании на воздухе до ~20 об. % с размерами пор в нанометровом диапазоне (менее 10 нм), высокая обратимость деформации (50–85%), эффект открытия и закрытия пор при нагружении в циклическом режиме. Предложен механизм данного явления и обозначены области практического использования такого рода механочувствительного материала.

ultra-high molecular weight polyethylenecrazingmesoporous structurehard elastic polymeric materialmechanoresponsive polymeric materialsсверхвысокомолекулярный полиэтиленкрейзингмезопористая структуражестко-эластичный полимерный материалмеханочувствительные полимерные материалыKurtz S.M. The UHMWPE handbook: Ultra-high molecular weight polyethylene in total joint replacemen. 1st edition. San Diego, CA, USA: Elsevier, 2004. 396 p.Hussain M., Naqvi R.A., Abbas N.R., Khan S.M., Nawaz S., Hussain A., Zahra N., Khalid M.W. // Polymers. 2020. V. 12. № 2. P. 323. https://doi.org/10.3390/polym12020323Ahmed D.S., El-Hiti G.A., Yousif E., Ali A.A., Hame-ed A.S. // J. Polym. Res. 2018. V. 25. P. 75. https://doi.org/10.1007/s10965-018-1474-xSamad M.A., Sinha S.K. // Tribol. Let. 2010. V. 38. P. 301−311. https://doi.org/10.1007/s11249-010-9610-8Salimon A.I., Statnik E.S., Zadorozhnyy M.Yu., Sena-tov F.S., Zherebtsov D.D., Safonov A.A., Korsunsky A.M. // Materials. 2019. V. 12. № 13. P. 2195. https://doi.org/10.3390/ma12132195Submicron porous materials. Bettotti P. (Ed.). Springer, 2017. 346 p.Sprague B.S. // J. Macromol. Sci., Part B. 1973. V. 8. P. 157–187. https://doi.org/10.1080/00222347308245798Xie J.Y., Xu R.J., Lei C.H. // Chinese J. Polym. Sci. 2020. V. 38. № 12. P. 1325−1334. https://doi.org/10.1007/s10118-020-2432-8Lin Y., Li X., Meng L., Chen X., Lv F., Zhang Q., Zhang R., Li L. // Macromolecules. 2018. V. 51. № 7. P. 2690−2705. https://doi.org/10.1021/acs.macromol.8b00255Lin Y., Li X., Chen X., An M., Zhang Q., Wang D., Chen W., Sun L., Yin P., Meng L., Li L. // Polymer. 2019. V. 184. P. 121930. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2019.121930Okkelman I.A., Dolgova A.A., Banerjee S., Kerry J.P., Volynskii A., Arzhakova O.V., Papkovsky D.B. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2017. V. 9. № 15. P. 13587−13592. https://doi.org/10.1021/acsami.7b00405Arora P., Zhang Z. // Chem. Rev. 2004. V. 104. № 10. P. 4419−4462. https://doi.org/10.1021/cr020738uElyashevich G., Karpov E., Kozlov A. // Macromol. Symp. 1999. V. 147. № 1. P. 91−101. https://doi.org/10.1002/masy.19991470110Xie J., Xu R., Lei C. // Polymer. 2018. V. 158. № 5. P. 10−17. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2018.10.047Stribeck N., Zeinolebadi A., Fakirov S., Bhattacharyya D., Botta S. // Sci. Technol. Adv. Mater. 2013. V. 14. № 3. P. 035006. https://doi.org/10.1088/1468-6996/14/3/035006Arzhakova O.V., Nazarov A.I., Solovei A.R., Dolgova A.A., Kopnov A.Yu., Chaplygin D.K., Tyubaeva P.M., Yarysheva A.Yu. // Membranes. 2021. V. 11. P. 834−852. https://doi.org/10.3390/membranes11110834Arzhakova O.V., Kovalenko S.M., Kopnov A.Yu., Naza-rov A.I., Kopnova T.Yu., Shpolvind N.A., Tyubaeva P.M., Cherdyntseva T.A., Yarysheva A.Yu., Dolgova A.A., Volynskii A.L. // Rus. J. Gen. Chem. 2021. V. 91. № 11. P. 2249–2256. https://doi.org/10.1134/S1070363221110104Arzhakova O.V., Kopnov A.Yu., Nazarov A.I., Dolgova A.A., Volynskii A.L. // Polymer. 2020. V. 186. 122020. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2019.122020Volynskii A.L., Bakeev N.F. Surface phenomena in the structural and mechanical behaviour of solid polymers. London, New York: Taylor & Francis, 2016. 526 p.Arzhakova O.V., Dolgova A.A., Yarysheva A.Yu., Nikishin I.I., Volynskii A.L. // ACS Appl. Polym. Mater. 2020. V. 2. № 6. P. 2338–2349. https://doi.org/0.1021/acsapm.0c00288Deblieck R.A.S., van Beek D.J.M., Remerie K., Ward M.I. // Polymer. 2011. V. 52. № 4. P. 2979−2990. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2011.03.055Yarysheva A.Yu., Bagrov D.V., Kechek’yan P.A., Rukh-lya E.G., Bakirov A.V., Yarysheva L.M., Chvalun S.N., Volynskii A.L. // Polymer. 2019. V. 169. P. 234−242. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2019.02.066Roenko A.O., Trofimchuk E.S., Efimov A.V., Armeev G.A., Nikonorova N.I., Nikolaev A.Yu., Volynskii A.L. // Polym. Sci., Ser. A. 2021. V. 63. № 5. P. 471–484. https://doi.org/10.1134/S0965545X21050126Racherla V., Lopez-Pamies O., Castaneda P.P. // Mech. Mater. 2010. V. 42. № 4. P. 451−468. https://doi.org/10.1016/j.mechmat.2009.11.005Arzhakova O.V., Dolgova A.A., Rukhlya E.G., Volyn-skii A.L. // Polymer. 2019. V. 161. P. 151–161. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2018.12.018