Комплексное исследование механических свойств и структуры полимерных композитных материалов с наполнителями в виде модификаций углерода : нанотрубки и ультрадисперсные алмазы

• Автор: Фроня, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Введение
Глава 1. Полимерные нанокомпозиты: современное состояние исследований
§ 1 Композиционные материалы
1.1 Типы композиционных материалов
§ 2 Нанокомнознты
2.1 Полимерная матрица и металлический наполнитель
2.2 Полимерная матрица и органоглина
2.3 Композитные материалы с наполнителями в виде углеродных частиц
2.4 Композитные материалы на основе металлов, керамик и пр
§ 3 Экспериментальные и теоретические исследовании механических свойств
нанокомпозптов
3.1 Моделирование механических свойств нанокомпозптов
3.2 Усталость полимерных нанокомпозптов
3.3 Ползучесть полимерных нанокомпозптов
3.4 Релаксация напряжений в полимерных нанокомпозитах
§ 4 Применение нанокомпозптов
Глава 2. Анализ структуры и механических свойств нанокомпозитных
материалов
§ 1 Методы изучении структуры паноматерпалов
§ 2 Методы изучения механических свойств паноматерпалов
§ 3 Исследование структуры нанокомпозитных материалов
3.1 Полиамид
3.2 Полиамид, модифицированныйультрадисперсными алмазами
3.3 Полиамид, модифицированный углеродными нанотрубками
§ 4 Изучение механических свойств нанокомпозитных материалов методами
нанонндентнрованни
Глава 3. Экспериментальные исследования механических свойств в
макромасштабе
§ 1 Образцы для испытаний
§ 2 Методика проведения эксперимента
§ 3 Методика испытаний квазнстатичсскнм нагружением
3.1 Результаты испытаний квазнстатичсскнм нагружением

3.2 Анализ экспериментальных результатов квазистатического нагружения с целью
постановки начальных условий испытаний кратковременной ползучестью
§ 4 Проведение экспериментальных исследований кратковременной ползучести

4.1 Методика испытаний ползучести
4.2 Результаты испытаний ползучести
4.3 Построение изохронных кривых по результатам проведенных испытаний
ползучести
Глава 4. Математическое моделирование вязкоупругого поведения
нанокомпозитов
§ 1 Модели и определяющие уравнения
§ 2 Формулировка линейной модели на основе наследственных представлений
§ 3 Формулировка нелинейной модели на основе наследственных представлений

§ 4 Тины ядер интегрального уравнении Вольтерра 2-го рода
§ 5 Моделирование процесса ползучести на основе наследственной модели для
нанокомнозитных материалов на основе полиамида
5.1 Моделирование с использованием ядра Абеля
Заключение
Список сокращений и терминов
Список литературы:

Введение
Актуальность темы
В современных условиях развития промышленности и экономики крайне важны и актуальны задачи разработки и изготовления материалов со свойствами и параметрами, улучшенными по сравнению с имеющимися материалами. При этом стремятся сделать материалы более легкими и долговечным и уменьшить стоимость производства. С этой точки зрения перспективны композиционные материалы, обладающие высокими удельными прочностью, жесткостью и особенностями технологии переработки, позволяющими создавать материалы с заданными свойствами [1].
На фоне бурного развития композиционных материалов можно выделить важное направление современного материаловедения, которое связано с развитием техники и технологий производства наночастиц с заданными характеристиками и созданием на их основе функциональных материалов. Основные структурные характеристики наночастиц - это их размеры и форма [2]. Наночастицы обладают физико-химическими свойствами, благодаря которым модифицированные ими материалы приобретают свойства, существенно отличающиеся от свойств исходного материала. Физические, механические, электронные свойства наночастиц и их кластеров определяются их высоким показателем удельной поверхности (отношением площади поверхности к объему наночастицы), а также существенно отличаются от свойств объемного материала [3]. В настоящее время наиболее интересны и перспективны наночастпцы па основе углерода, благодаря большому количеству возможных аллотропных состояний, например: углеродные нанотрубки, ультрадисперсные алмазы, фуллерепы и пр. В нанокомпозитных материалах в качестве наполнителя используются как наноразмерные частицы, так и их конгломераты. Свойства же конечного нанокомпозита зависят от особенностей взаимодействия между наполнителем и матрицей, структурных особенностей межфазных областей и межатомных связей.

так и после РКУП. Механические свойства исследуемых материалов после РКУП практически не изменялись при изменении диаметра и формы образца. Влияние масштабного фактора после РКУП, в основном, сказывалось на относительном удлинении после разрыва для сплавов ВТб и TiNi.
Существует ещё один тип наноматериалов - слоистые наноматсриалы, которые получают методами физического осаждения из газовой фазы (PVD) и химического осаждения из газовой фазы (CVD), электроосаждением, магиетроннос напыление, методом многократной прокатки и др. (33). Многослойный наноламинат Mo-W, полученный методом CVD, имеющий общую толщину 50 мкм п представляющий собой чередование слоев молибдена и вольфрама толщиной 4 им, продемонстрировал твердость и предел прочности, в 15 раз превышающие аналогичные характеристики сплава соответствующего состава (34).
В работе (35) для многослойного композита Cu/Nb толщиной 0,35 мм, полученного поэтапной прокаткой, содержащего более 32000 слоев меди и ниодия толщиной 11 нм, была определена твердость по Бринеллю - 350 ИВ. Такая твердость материала, состоящего из очень пластичных материалов соответствовала ИВ термообработапнон среднеуглеродистой стали.
Износостойкие металлокерамичеекпе покрытия с ультрадисперсной упрочняющей фазой оксида алюминия для тяжелонагруженных узлов трибосопряжеппй были получены методом плазменного нанесения и лазерного оплавления [36]. По показателям износостойкости, задиростойкости и антифрикционное полученные покрытия оказались существенно эффективнее твердого электролитического хромирования, а также и по экономическим показателям в условиях серийного производства и по экологии процесса.
Современные методы модификации поверхности твёрдых тел, такие как ионная имплантация и нанесение покрытий методом магнетронного распыления, и их сочетание позволяют в широких пределах целенаправленно модифицировать свойства структурных составляющих. В [37] осуществлён синтез покрытий из карбидов переходных металлов TiC, Та2С, Та3С2, СгС, NbC и Мо2С, а также