Монография посвящена исследованию структуры и свойств семи различных классов полимерных нанокомпозитов. Показано, что каждый из рассмотренных классов нанокомпозитов обладает определённой спецификой структуры и, следовательно, свойств, что предопределяет широкие возможности их применения в различных областях промышленности. Описание структуры и свойств нанокомпозитов выполнено в рамках современных физических концепций — синергетики, фрактального анализа, моделей необратимой агрегации, теории перколяции и кластерной модели структуры аморфного состояния полимеров.

Для специалистов в области физики полимеров и материаловедения, а также для студентов, аспирантов и преподавателей вузов соответствующего профиля.

Развитие нанотехнологий в различных направлениях теоретических и экспериментальных исследований представляет собой приоритетную задачу современной науки. Одним из таких направлений является разработка и изучение полимерных нанокомпозитов с наполнителем из наночастиц и нанотрубок, обладающих повышенной прочностью и низкой воспламеняемостью.

В последнее десятилетие в мировой научной литературе появилось большое число работ, посвящённых как технологическим, так и фундаментальным проблемам создания полимерных нанокомпозитов. В основном в этих работах приведены результаты исследования структуры и свойств полимерных нанокомпозитов, в которых в качестве наполнителя использованы органоглины с нанометровыми размерами частиц (например, Na⁺-монтмориллонит). В фундаментальных исследованиях в этой области применяют главным образом разные модификации многочисленных микромеханических моделей, созданных для описания свойств полимерных композитов вообще. Вместе с тем такие модификации достаточно громоздкие и чаще всего основаны на сложных компьютерных технологиях. И хотя с их помощью получены достаточно убедительные результаты, следует обратить внимание на тот факт, что они ограничены.

К настоящему времени получено достаточно много классов полимерных нанокомпозитов с различными механизмами упрочнения, которые, однако, объединяет то, что эти механизмы реализуются за счёт введения в полимерную матрицу частиц нанометровых размеров. Основная особенность таких частиц — резкое увеличение площади контакта полимер-наполнитель по сравнению с обычными наполнителями микрометровых размеров. Этим обусловлен максимальный эффект упрочнения при малых содержаниях нанонаполнителя. Отсюда следует, что главным предметом исследования в данном случае должны быть межфазные явления на границе полимерная матрица-наполнитель. На это указал академик Ю. С. Липатов ещё 40 лет тому назад. Другой важной особенностью является фрактальная природа наночастиц, определяющая уровень упомянутых выше межфазных взаимодействий. Указанные особенности будут основными при анализе структуры и свойств полимерных нанокомпозитов в настоящей монографии. В то же время авторы не исключают применения и других модельных представлений, например, отмеченных выше микромеханических моделей.

Цель настоящей монографии — обобщить результаты исследования соотношений структура-свойства, определяющих механизм упрочнения полимерных нанокомпозитов. Рассмотрены семь классов этих материалов. Для решения поставленной задачи использованы современные физические концепции: фрактальный анализ, синергетика твёрдого тела, кластерная модель структуры аморфного состояния полимеров, теория перколяции.

ВВЕДЕНИЕ

Книги на ту же тему

1. Углеродная фотоника, Конов В. И., ред., 2017
2. Статистическая физика макромолекул: Учебное руководство, Гросберг А. Ю., Хохлов А. Р., 1989
3. Введение в физику полимеров, Перепечко И. И., 1978
4. Механические свойства твёрдых полимеров, Уорд И., 1975
5. Разрушение полимеров, Кауш Г., 1981
6. Прочность полимерных материалов, Нарисава И., 1987
7. Дефектность и эксплуатационные свойства полимерных материалов, Манин В. Н., Громов А. Н., Григорьев В. П., 1986
8. Теплофизические методы исследования полимеров, Годовский Ю. К., 1976
9. Диффузия и вязкость полимеров. Методы измерения, Малкин А. Я., Чалых А. Е., 1979
10. Структура и механические свойства полимеров: Учебное пособие для вузов. — 2-е изд., переработ. и доп., Гуль В. Е., Кулезнев В. Н., 1972
11. Течение полимеров, Мидлман С., 1971
12. Введение в теорию трения полимеров, Айнбиндер С. Б., Тюнина Э. Л., 1978
13. Физика пористых структур, Гладков С. О., 1997
14. Роль поверхностных явлений в структурно-механическом поведении твёрдых полимеров, Волынский А. Л., Бакеев Н. Ф., 2014
15. Фотодеструкция, фотоокисление, фотостабилизация полимеров, Рэнби Б., Рабек Я., 1978
16. Химическая физика старения и стабилизации полимеров, Эмануэль Н. М., Бучаченко А. Л., 1982
17. Физикохимия полимеров. — 3-е изд., перераб., Тагер А. А., 1978
18. Реакционная способность, механизмы реакций и структура в химии полимеров, Дженкинс А., Ледвис А., ред., 1977
19. Основы технологий и применение наноматериалов, Колмаков А. Г., Баринов С. М., Алымов М. И., 2012
20. Нанотехнологии. — 2-е изд., доп., Пул Ч., Оуэнс Ф., 2005
21. Нанотехнология в ближайшем десятилетии. Прогноз направления исследований, 2002
22. Золотые наночастицы: синтез, свойства, биомедицинское применение, Дыкман Л. А., Богатырев В. А., Щёголев С Ю., Хлебцов Н. Г., 2008
23. Нанотехнологии в микроэлектронике, Агеев О. А., Коноплёв Б. Г., ред., 2019
24. Нанотехнологии для микро- и оптоэлектроники. — 2-е изд., доп., Мартинес-Дуарт Д. М., Мартин-Палма Р. Д., Агулло-Руеда Ф., 2009
25. Физика композитов: термодинамические и диссипативные свойства, Гладков С. О., 1999
26. Электрохимия нанокомпозитов металл-ионообменник, Кравченко Т. А., Золотухина Е. В., Чайка М. Ю., Ярославцев А. Б., 2013
27. Материалы будущего: О нитевидных кристаллах металлов, Сыркин В. Г., 1990
28. Линейные измерения микрометрового и нанометрового диапазонов в микроэлектронике и нанотехнологии, 2006
29. Теория просачивания для математиков, Кестен X., 1986