Большой пр. ВО, д. 61, г. Санкт-Петербург 199178, Россия
Boljshoy prospekt V.O., 61, Saint-Petersburg 199178, Russia
Большой пр. ВО, д. 61, г. Санкт-Петербург 199178, Россия
Политехническая ул., д. 29, г. Санкт-Петербург 195251, Россия
Boljshoy prospekt V.O., 61, Saint-Petersburg 199178, Russia
Politekhnicheskaya Ulitsa, 29, Saint-Petersburg 195251, Russia
Политехническая ул., д. 29, г. Санкт-Петербург 195251, Россия
Politekhnicheskaya Ulitsa, 29, Saint-Petersburg 195251, Russia
East 7th Road, No. 699, Checheng, Longquanyi,Chengdu 610100, China
East 7th Road, No. 699, Checheng, Longquanyi,Chengdu 610100, China
Проведен анализ структурной модели композитов, разработанной для случая диспергирования наполнителей в расплаве полимеров. Показано, что применение выражения для определения нагруженности матрицы, характеризующего долю внешней приложенной нагрузки, приходящейся на матрицу, недостаточно для сравнительной оценки износостойкости разрабатываемых композитов при одинаковых концентрациях и средних размерах дисперсных наполнителей, но состоящих из различных материалов. Для уточнённой оценки износостойкости таких композитов предложен дополнительный критерий, учитывающий энергетическую характеристику взаимодействия матрицы и наполнителя на молекулярном уровне.
Проведено компьютерное моделирование молекулярных структур полиэфирэфиркетона и двух его нанокомпозитов, содержащих фуллерен и наноразмерную медь, с определением модулей сдвига и энергий межмолекулярного взаимодействия в объёме исследуемых материалов и на границе раздела фаз матрица — наполнитель. Отмечено, что при введении нанонаполнителей повышаются значения модулей сдвига и объёмных энергий межмолекулярного взаимодействия. При этом наиболее существенное повышение, более чем в 2,5 раза, отмечено у величины энергии межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз матрица—наполнитель в композите, содержащем наномедь, по сравнению с композитом, содержащим фуллерен. Таким образом, этот параметр предложен в качестве дополнительного для оценки износостойкости нанокомпозитов на стадии их разработки.
The analysis of the structural model of composites developed for the case of dispersion of fillers in the polymer melt is carried out, it is shown that the use of the expression for determining the matrix loading characterizing the share of external applied load falling on the matrix is not effective enough for comparative assessment of wear resistance of developed composites at the same concentrations and average sizes of dispersed fillers, but consisting of different materials. For the possibility of a refined assessment of wear resistance of such composites an additional criterion taking into account the energy characteristic of interaction between matrix and filler at the molecular level is proposed. Computer modeling of the molecular structures of polyetheretherketone and its two nanoscale composites containing fullerene and nanoscale copper was carried out to determine the shear modulus and intermolecular interaction energies in the volume of the materials under study and at the matrix—filler interface. It is noted that the introduction of nanoscale fillers increases the values of shear modulus and volumetric energies of intermolecular interaction. At the same time, the most significant increase, by more than 2.5 times, was noted in the value of the energy of intermolecular interaction at the interface of the matrix—filler phases in a composite containing nanosized copper, compared with a composite containing fullerene. Thus, this parameter is proposed as an additional parameter for assessing the wear resistance of nanoscale composites at the stage of their development.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.