Детальная информация

Данная работа посвящена расчету и предсказанию эффективных упругих свойств полимерных нанокомпозитов с учетом размеров оксидных наночастиц, входящих в состав композиционного материала. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Изучить существующие теории и подходы, позволяющие учесть и отразить влияние размеров неоднородностей на упругие свойства композита. 2. Получить формулы эффективных упругих свойств композита с однослойными неоднородностями в рамках градиентной теории упругости. 3. Получить формулы эффективных упругих свойств композита с многослойными неоднородностями в рамках классической теории упругости. 4. Сопоставить полученные теоретические результаты с экспериментальными данными по упругим свойствам нанокомпозитов. В результате были получены три модели эффективных свойств: градиентная, классическая двухслойная, классическая двухслойная с переменной жесткостью внешнего слоя.

This paper is devoted to the calculation and prediction of effective elastic properties of polymer nanocomposites in consideration of the size of oxide nanoparticles contained in the composite material. The research sets the following goals: 1. To study the existing theories and approaches that consider the size effect of inhomogeneities on effective elastic properties of a composite. 2. To derive the formulas for effective elastic moduli of a composite with single-layered spherical inhomogeneities within first strain gradient theory. 3. To derive the formulas for effective elastic moduli of a composite with multi-layered spherical inhomogeneities within the classical elasticity theory. 4. To compare obtained theoretical results with experimental data for elastic moduli of nanocomposites. As a result, three models for calculating effective elastic moduli were created: gradient one, classical double-layered one, and classical double-layered one with a non-uniform elasticity tensor of the outer layer.

• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
  • 1.1. Полиимиды: классификация и методы синтеза
  • 1.2. Физико-химические свойства и промышленное применение полиимидов
  • 1.3. Методы улучшения механических свойств полиимидов
  • 1.4. Описание наполнителей полимерных матриц. Зависимость свойств наночастиц от технологии синтеза
  • 1.5. Преимущества введения наполнителей в матрицу
  • 1.6. Недостатки введения наполнителей в матрицу и методы их устранения
  • 1.7. Математические модели для описания механических свойств полимерных композитов
• ГЛАВА 2. ОБОБЩЕННАЯ ТЕОРИЯ ПЕРВОГО ГРАДИЕНТА ДЕФОРМАЦИИ
  • 2.1. Уравнение движения градиентно-упругой среды
  • 2.2. Уравнение движения среды для GFSGT в перемещениях
  • 2.3. Различные градиентные теории и их физическая корректность. Двухпараметрическая теория. Вид функции Грина в двухпараметрической теории
  • 2.4. Тензор Эшелби для задачи о включении в двухпараметрической теории. Случай сферического включения
  • 2.5. Эффективные свойства композита в рамках градиентной теории. Энергетическая схема гомогенизации
• ГЛАВА 3. ДВУХСЛОЙНЫЕ НЕОДНОРОДНОСТИ В РАМКАХ КЛАССИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ
  • 3.1. Двухслойная неоднородность с постоянными тензорами жесткости
  • 3.2. Двухслойная неоднородность с переменным тензором жесткости внешнего слоя
• ГЛАВА 4. СРАВНЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
  • 4.1. Методика синтеза и анализа образцов материалов и экспериментальные данные
    • 4.1.1. Синтез и характеризация частиц α-Fe2O3
    • 4.1.2. Синтез полиимидов и композитов на их основе с наночастицами гематита
    • 4.1.3. Физико-химические методы анализа образцов
    • 4.1.4. Характеризация наночастиц гематита комплексом методов физико-химического анализа
    • 4.1.5. ИК-спектроскопия полиимидной пленки
  • 4.2. Сравнение экспериментальных и литературных данных с градиентной теорией
  • 4.3. Сравнение экспериментальных и литературных данных с классической теорией
  • 4.4. Анализ результатов
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ