Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Оценка структурного состояния углеродных нанотрубок в полимерной матрице нанокомпозитов

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-9-42-45

Полный текст:

Аннотация

Известно, что из-за высокой степени анизотропии и низкой поперечной жесткости углеродные нанотрубки образуют кольцеобразные структуры (фрактальные объекты) в полимерной матрице нанокомпозитов. Для количественной характеристики структуры нанонаполнителя (углеродных нанотрубок) в полимерной матрице использована фрактальная размерность, для расчета которой предложены две методики, основанные на моделях необратимой агрегации и фрактального анализа. Полученные с применением обоих подходов результаты хорошо согласуются (в пределах 6 %) между собой. Установлено, что формирование кольцеобразных структур происходит по механизму кластер-кластер (объединением мелких формирований в более крупные, а не отдельных нанотрубок). Кроме того, метод фрактального анализа учитывает влияние полимерной матрицы на структуру кольцеобразных формирований и, следовательно, свойства полимерных нанокомпозитов. Корректность использованных методик проверяли с помощью перколяционной модели усиления, показавшей хорошее соответствие теории и эксперимента при применении фрактальных размерностей, определенных обоими способами. Это означает, что при фиксированном содержании нанонаполнителя свойства нанокомпозитов определяются только структурой нанонаполнителя. Иначе говоря, существенное изменение свойств (для степени усиления более чем на порядок) возможно даже при малом содержании нанонаполнителя, которое реализуется только вариацией его структуры. При этом вариация структуры может быть достигнута методами обработки нанонаполнителя (использованием ультразвука, функционализации, построением особых типов каркаса нанонаполнителя и др.).

Об авторах

Л. Б. Атлуханова
Дагестанский государственный медицинский университет
Россия

Атлуханова Луиза Бремовна

367000, г. Махачкала, ил. Ленина 1



Г. В. Козлов
Кабардино-Балкарский государственный университет имени X. М. Бербекова
Россия

Козлов Георгий Владимирович 

360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского 173



И. В. Долбин
Кабардино-Балкарский государственный университет имени X. М. Бербекова
Россия

 Долбин Игорь Викторович

360004, г. Нальчик, ул. Чернышевского 173



Список литературы

1. Schaefer D. W., Justice R. S. How nano are nanocomposites? / Macromolecules. 2007. Vol. 40. N 24. E 8501 - 8517.

2. Kozlov G. V, Dolbin I. V, Zaikov G. E. The Fractal Physical Chemistry of Polymer Solutions and Melts. — Toronto, New Jersey: Apple Academic Press, 2014. — 316 p.

3. Schaefer D. W., Zhao J., Dowty H., et al. Carbon nanofibre reinforcement of soft materials / Soft Mater. 2008. Vol. 4. N 10. P 2071-2079.

4. Gao J., Itkis M. E., Wu A., et al. Continuous spinning of a single-walled carbon nanotube-nylon composite fiber / J. Amer Chem. Soc. 2005. Vol. 127. N 11. E 3847 - 3854.

5. Mikitaev A. K., Kozlov G. V Dependence of the degree of reinforcement of polymer/carbon nanotubes nanocomposites on the nanofiller dimension / Dokl. RAN. Sen Fiz. 2015. Vol. 60. N 5. E 203 - 206.

6. Yanovsky Yu. G., Kozlov G. V, Zhirikova Z. M., et al. Special features of the structure of carbon nanotubes in polymer composite media/ Int. J. Nanomechanics Sci. Techn. 2012. Vol. 3. N 2. E 99 - 124.

7. Mikitaev A. K., Kozlov G. V, Zaikov G. E. Polymer Nanocomposites: Variety of Structural Forms and Applications. — New York: Nova Science Publishers, 2008. — 319 p.

8. Hentschel H. G. E., Deutch J. M. Flory — type approximation for the fractal dimension of cluster-cluster aggregation / Phys. Rev. A. 1984. Vol. 29. N 3. E 1609 - 1611.

9. Kozlov G. V, Yanovsky Yu. G. Fractal Mechanics of Polymers. — Toronto, New Jersey: Apple Academic Press, 2015. — 370 p.

10. Mikitaev A. K., Kozlov G. V Description of the degree of reinforcement of polymer/carbon nanotube nanocomposites in the framework of percolation models / Physics of the Solid State. 2015. Vol. 57. N 5. E 974 - 977.

11. Mikitaev A. K., Kozlov G. V Simulation of carbon nanotubes as macromolecular coils in nanocomposites with glassy polymer matrix / Glass Physics and Chemistry. 2016. Vol. 42. N 2. E 177-181.

12. Kozlov G. V, Dolbin I. V Fractal model of the nanofiller structure affecting the degree of reinforcement of polyurethane-carbon nanotube nanocomposites / Journal of Applied Mechanics and Technical Physics. 2018. Vol. 59. N 3. E 508 510.

13. Moniruzzaman M., Winey K. Polymer nanocomposites containing carbon nanotubes / Macromolecules. 2006. Vol. 39. N16. E 5194-5205. 14. Supova M., Martynkova G., Barabaszova K. Effect of nanofillers dispersion in polymer matrices: a review / Sci. Adv Mater. 2011. Vol. 3. N 1. E 1 - 25.


Для цитирования:


Атлуханова Л.Б., Козлов Г.В., Долбин И.В. Оценка структурного состояния углеродных нанотрубок в полимерной матрице нанокомпозитов. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2019;85(9):42-45. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-9-42-45

For citation:


Atlukhanova L.B., Kozlov G.V., Dolbin I.V. Evaluation of the structural state of carbon nanotubes in the polymer matrix of nanocomposites. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2019;85(9):42-45. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2019-85-9-42-45

Просмотров: 19


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)