У дисертаційній роботі представлені комплексні результати дослідження щодо можливості використання гідрофобних матеріалів з розвиненою поверхнею (метилкремнезем, поліметилсилоксан) в якості компоненти композитних систем біомедичного або біотехнологічного призначення. Вивчено механізми їх взаємодії з водою в залежності від кількості адсорбованої води та наявності додатків рідких гідрофобних речовин.
Знайдено, шо із застосуванням процедури змочування-висушування (гідроущільнення) можна змінювати у широких межах насипну густину та регулювати об’єм мезо- та макропор гідрофільного кремнезему. Показано, що гідроущільнення, суміщене з механічними навантаженнями, може бути застосовано для переведення у водне середовище гідрофобного кремнезему, або інших гідрофобних порошків (поліметилсилоксан, суміші гідрофільних і гідрофобних матеріалів). Виявлено, що вміст зв'язаної води у міжчастинкових зазорах гідратованого гідрофобного кремнезему АМ-1-300 може сягати 1 г/г, а міжфазна енергія води є дещо більшою, ніж для гідрофільного кремнезему. При цьому адсорбована у гідрофобному кремнеземі вода знаходиться в нерівноважному стані та легко заміщується гідрофобними агентами, (зокрема d-хлороформом) де 10 % води переходить у слабоасоційований стан, який характеризується малою величиною хімічного зсуву.
Встановлено, що одержання композиту А-300/АМ-1-300 дозволяє у сім разів підвищити енергію зв'язування води, яке відбувається за рахунок переважного утворення у композитній системі переважно малих кластерів адсорбованої води. Однак, після відносно невеликих механічних навантажень, цей композит трансформується у компактний матеріал, в якому обидва кремнеземних компоненти змочені водою, що виконує роль дисперсійного середовища. При цьому енергія зв'язування води зменшується у десять разів і стає меншою, ніж для вихідного кремнезему А-300. Причина полягає у витісненні повітря з міжчастинкових зазорів. Тобто, дозовані механічні навантаження слугують дієвим методом керування властивостями композитних систем за рахунок трансформації системи «тверде тіло/вода/повітря» в систему «тверде тіло/вода».
В роботі показано, що у міжчастинкових зазорах нанокремнезему А-300 та його сумішах із АМ-1-300 вода та метан можуть утворювати супрамолекулярні системи, що збільшують загальну кількість адсорбованого метану до 38 мг/г. Зроблено припущення, що зменшення інтенсивності сигналу адсорбованого метану в спектрах ЯМР зі зниженням температури обумовлено його частковим переходом у твердий клатратний стан.
Таким чином, використання в якості добавок до гідрофільного кремнезему (або біонанокомпозитів на його основі) гідрофобних матеріалів дозволяє створювати нові функціоналізовані матеріали, в яких під впливом гідрофобно-гідрофільних взаємодій формується супрамолекулярна система, що складається із упорядкованих гідрофобних областей (мікрокоагуляція) і системи розміщених в міжчастинкових зазорах кластерів води. Така система нерівноважна і чутлива до зовнішніх впливів, що дозволяє цілеспрямовано змінювати її тиксотропні властивості, фазовий стан, адсорбційно-десорбційні характеристики і т.д.
Ключові слова: гідрофобний та гідрофільний дисперсні кремнеземи, поліметилсилоксан, композитні системи, біологічно активні речовини, рослинна сировина, вода, міжфазні взаємодії.
