W pracy omówiono problemy badawcze odnoszące się do syntezy i właściwości szczotek polimerowych o zróżnicowanej topologii pojedynczej molekuły, wynikającej z geometrii zastosowanego inicjatora. Powyższe materiały otrzymano metodą polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (ATRP), stosując jako inicjatory odpowiednio liniowe polimery, płaskie powierzchnie oraz sferyczne cząstki.

Wykazano, że prowadzenie polimeryzacji w warunkach wysokiego ciśnienia umożliwia otrzymanie polimerów o bardzo dużych ciężarach cząsteczkowych, przy zachowaniu pełnej kontroli reakcji.

Po raz pierwszy udowodniono, że polimeryzacja ATRP, w tym polimeryzacja z powierzchni płaskich, może być prowadzona w obecności ograniczonej ilości tlenu. Przebieg reakcji z wykorzystaniem mechanizmu ARGET ATRP umożliwił syntezę gęstych szczotek polimerowych na powierzchni płytek krzemowych o znacznych gabarytach.

Badając właściwości szczotek polimerowych w masie otrzymanych metodą „szczepiania od/z” z powierzchni cząstek krzemionki pokazano, że takie układy mogą tworzyć uporządkowane struktury. Określono krytyczną długość łańcucha, która determinuje obszary stężonych i półrozcieńczonych szczotek polimerowych.

Zademonstrowano, iż właściwości lepkosprężyste takich układów mogą być odpowiednio modulowane, w głównej mierze, poprzez domieszkowanie liniowym analogiem.

Ponadto pokazano, że niezwykle istotnym parametrem z punktu widzenia właściwości mechanicznych jest konformacja pojedynczego łańcucha. Obecność splątań łańcuchów, wynikająca ze zmiany odległości od powierzchni cząstki, prowadzi do uzyskania materiałów o nietypowych właściwościach.

Opisano także zachowanie szczotek polimerowych w roztworach, w tym w wodzie. Do badań stosowano układy wrażliwe na działanie bodźców zewnętrznych w postaci temperatury, pH, światła oraz sił mechanicznych. Odniesiono się do mobilności układów o takiej topologii.

W zależności od stężenia badanych roztworów szczotek polimerowych zaobserwowano zjawisko wewnątrz- i międzycząsteczkowej aglomeracji po przekroczeniu dolnej krytycznej temperatury rozpuszczania. Pokazano, że istotną rolę w determinowaniu właściwości szczotek polimerowych zawierających kopolimery blokowe, jako łańcuchy boczne, pełni kolejność poszczególnych bloków.

W przypadku kopolimerów statystycznych kluczowym okazał się udział poszczególnych komonomerów. Udowodniono, że poprzez skalowanie długości szkieletu szczotki polimerowej możliwe jest pozycjonowanie miejsca pęknięcia pojedynczych molekuł przy kontakcie ze stałym podłożem.
Pokazano również, że szczotki polimerowe mogą pełnić rolę prekursorów materiałów porowatych, wskazując tym samym na ich potencjalne zastosowania.

Więcej informacji w Bibliotece Cyfrowej CYBRA