国立研究大学高等经济学院 学分:国立研究大学高等经济学院 俄罗斯科学家提出了聚合物凝胶相变的理论
它解释了两性离子水凝胶冷却后体积急剧减小的机理
该结果发表在《化学通讯》杂志上
聚合物凝胶具有不同寻常的特性，包括吸收比自身体积大几百倍的水的能力
例如，一些水凝胶每克干凝胶能够容纳高达2千克的水
通过改变温度或添加溶剂，可以获得各种期望的性能
这就是为什么聚合物凝胶被用于工业和生物医学，包括靶向给药、人造皮肤、儿童玩具等
如果你取一种含有大量溶剂的凝胶，并逐渐降低其温度，当达到一定的温度阈值时，凝胶的体积将急剧减少，大量液体将从其中挤出——凝胶将塌陷(收缩)
凝胶坍缩理论最早是由美国物理学家和化学家保罗·弗洛里和小约翰·雷恩提出的
随后由日本科学家田中刚一开发
经典理论的一个缺点是它没有考虑到聚合物链的分子结构的特性
这一新理论是由俄罗斯科学家小组提出的，该小组成员包括MIEM电子与数学研究所教授尤里·布德科夫，哲学博士尼古拉·卡利金
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俄罗斯科学院克瑞斯托夫溶液化学研究所的学生，以及莱比锡非经典化学研究所的研究员安德烈·科列斯尼科夫
研究人员发展了一种聚合物凝胶的微观理论，其中每个环节都携带一个电偶极子——两个电荷大小相等，但符号相反
这种分子结构最常见于两性离子聚合物，其单元携带带正电荷和负电荷的离子基团
作者已经表明，在足够低的温度下，是聚合物单元的静电相互作用导致凝胶坍塌
他们还命名了影响从膨胀状态到收缩状态的转变温度的主要参数:偶极矩值(每个偶极长度的电荷的乘积)和聚合物链相邻链之间的键长与偶极长度之比
后一个结果与经典的弗洛里-雷纳-田中理论相比是凝胶理论的重大进步，后者没有考虑聚合物链的特定分子结构
“实际上，我们无法控制聚合物链节的分子性质，但由于我们的理论，化学家将能够提前创造出具有合适性质的聚合物，并控制坍塌温度，”MIEM健康与环境部教授尤里·布德科夫评论道
科学家们指出，所做的理论评估将有助于两性离子凝胶的现代应用，如超吸收剂、分子纳米反应器、抗菌涂层、化学电流源的导电膜、人造皮肤、人造肌肉等
化学通讯编辑委员会每年都会从世界各地从事不同化学领域工作的年轻研究人员中筛选出候选人，并邀请他们在《新兴研究人员》杂志的一期特刊上发表文章
今年，尤里·布德科夫是理论和物理化学领域被邀请的年轻科学家之一
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