Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рис. 1. Зависимость относительного растяжения образца эпоксидного полимера, содержащего 0,1% УНТ, от времени (пунктир). Для сравнения приведена аналогичная зависимость для полимера, не содержащего УНТ (сплошная линия).

Добавление углеродных нанотрубок повышает механическую стойкость полимеров

Ключевые слова:  периодика, полимеры, углеродные нанотрубки

Опубликовал(а):  Зайцев Дмитрий Дмитриевич

09 июня 2007

Как известно, углеродные нанотрубки (УНТ) обладают рекордной прочностью, которая характеризуется величиной модуля Юнга, достигающей терапаскалей. Практическое использование этого замечательного свойства УНТ в области создания сверхпрочных материалов затруднено в силу чрезвычайно малых размеров, а также весьма высокой стоимости получения УНТ. Наиболее эффективный путь к решению данной проблемы связан с созданием нанокомпозитов, т. е. полимерных материалов, содержащих некоторое, весьма небольшое количество УНТ. При этом главная трудность состоит в обеспечении хорошего механического сопряжения между поверхностью нанотрубки и молекулами полимерной матрицы. При отсутствии такого сопряжения нанотрубка внутри матрицы ведет себя подобно волосу в пироге, не повышая, а скорее снижая прочность материала. Если не предпринимать специальных действий, то полимер, модифицированный УНТ, должен обладать повышенной ползучестью, что не позволяет говорить об улучшении его механических характеристик. В связи с этим усилия многих исследователей направлены на создание достаточно прочных химических связей между УНТ и молекулами, входящими в состав полимерной матрицы. Из недавних публикаций на данную тему можно упомянуть работу, выполненную в Политехническом институте штата Нью-Йорк, авторы которой сосредоточили свое внимание на явлении ползучести полимеров, модифицированных УНТ. В эксперименте использовали коммерческие образцы однослойных УНТ длиной от 5 до 30 мкм и диаметром между 1 и 2 нм.

Чистота образцов превышала 95% (масс.). В качестве полимерной матрицы использовали эпоксидную смолу с температурой стеклования 90оС. Суспензию, состоящую из 300 мг поверхностно-активного вещества с добавлением 2 мл ацетона, и 0.001 - 1 % (масс.) нанотрубок, тщательно перемешивали в течение 15 мин., после чего в течение 30 мин. подвергали ультразвуковой обработке. Полученную однородную смесь вводили в эпоксидную смолу и также подвергали перемешиванию и ультразвуковой обработке. Прогрев образца в течение 10 час. при 50оС приводил к испарению ацетона. Затем образец вновь охлаждали, и в него вводили 75 мг препарата, способствующего дегазации в вакууме при комнатной температуре. После добавления консерванта образцы выдерживали в течение 24 часов при комнатной температуре и давлении около 5,5 атм. Механические испытания полученных образцов проводили при длительной нагрузке 100 атм. Результат испытаний, представляющий временную зависимость относительного растяжения образца, измеренную при постоянной нагрузке, сравнивается на рис. 1 с аналогичной зависимостью, полученной для подобного образца, не содержащего УНТ.

Как видно, образец полимера, содержащий УНТ, характеризуется примерно на 30% меньшей ползучестью по сравнению с исходным композитом. Результаты исследований указывают на немонотонную зависимость ползучести от содержания нанотрубок в образце. Оптимальное содержание составляет 0,1 - 0,2%, при более высоких содержаниях УНТ эффект уменьшается и окончательно пропадает при давлении около 300 атм. Эффект уменьшения ползучести композитов при добавлении УНТ падает по мере роста нагрузки, что объясняется разрушением связи между поверхностью нанотрубки и молекулами полимерной матрицы. Однако подобного падения не происходит при увеличении температуры от комнатной до 55оС. Интересно отметить, что описанный эффект снижения ползучести полимеров наблюдается только при добавлении однослойных УНТ и полностью отсутствует при добавлении как многослойных нанотрубок, так и фуллеренов.

1. W Zhang et al. Nanotechnology 18, 185703 (2007)


Источник: ПерсТ



Комментарии
Прочность не характеризуется величиной модуля Юнга, это разные вещи.
Afonkin Sergey Anatolievich, 10 июня 2007 02:48 
это один из факторов прочности
Shvarev Alexey Y, 11 июня 2007 10:02 
а давайте добавим аэросил...
Сергей, модуль Юнга имеет отношение к прочности, как фактор, определяющий энергетику дилокаций в объемном материале, а в нанотрубке?
Модуль Юнга не имеет ни какого отнашентя к прочности по определению.Эочень различны то отношение напряжения к деформации на линейных участках.
Если температура стеклования и температура испытания очень различны и дефектов нет то можно попробовать расчитать прочность на теоретическую дефармацию.

Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Песочные наночасы
Песочные наночасы

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Морзе для металлов с графеном и силиценом. Нанокомпозит растет и упрочняется, используя CO2 из окружающего воздуха и солнечный свет. Рассеяние – не проблема, а возможность точных измерений. Электрическое управление скирмионной фазой. Академик Борис Патон отмечает 100-летний юбилей.

В Москве состоялась 12-я церемония вручения национальных стипендий L'oreal-Unesco «Для женщин в науке»
26 ноября в Москве в Государственном музее изобразительных искусств имени А.С. Пушкина прошла 12-я церемония вручения национальных стипендий L'ORÉAL-UNESCO «Для женщин в науке». Десяти молодым российским женщинам-учёным вручены стипендии, призванные помочь талантливым и перспективным специалистам в различных областях знаний развивать свою научную карьеру в России.

Открыта регистрация на заочный этап Межрегионального химического турнира
Открыта регистрация на заочный этап Межрегионального химического турнира. Химический турнир – это командное творческое соревнование для школьников в формате мини-конференции. Команда может состоять из 4 - 6 человек, зарегистрироваться можно до 15 декабря включительно. Тема химического турнира этого учебного года – «Химия и океан».

Эффект лотоса
Никельшпарг Эвелина Ильинична
Кратко и поэтично об одном из самых известных эффектов, который так любят школьники и участники наноолимпиады - об эффекте лотоса...

Рентгеновская микроскопия
А.В.Афонин, Мельников Геннадий Семенович
В предлагаемом кратком обзоре сделана попытка оценки возможностей применения рентгеновских методов анализа регулярных структур. Обзор может быть полезен участникам наноолимпиады и всем, кто интересуется современными методами анализа и их последовательным развитием.

Как работает оптический нанопинцет
Богданов Константин Юрьевич
Оптический (или лазерный) пинцет представляет из себя устройство, использующее сфокусированный луч лазера для передвижения микроскопических объектов и удержания их в определённом месте. Автор этой статьи постарается в популярной форме ответить на вопрос - почему некоторые частицы, оказавшись в лазерном луче, стремятся в ту область, где интенсивность света максимальна, т.е. в фокус. И это устройство теперь связано с Нобелевскими премиями навечно!

Инновационные системы: достижения и проблемы
Олег Фиговский, Валерий Гумаров

Технопредпринимательство на марше

Мы традиционно просим вас высказать свои краткие суждения по вопросу технопредпринимательства и проектной деятельности школьников. Для нас очевидно, что под технопредпринимательством и под проектной деятельностью школьников каждый понимает свое, но нам интересно ваше мнение, заодно вы сможете увидеть по мере прохождения опроса, насколько оно совпадает или отличается от мнения остальных. Ждем ваших ответов!

О наноолимпиаде замолвите слово...

Прошла XII Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в Будущее!" Мы надеемся, что нам для улучшения организации последующих наноолимпиад поможет электронное анкетирование. Мы ждем Ваших замечаний, пожеланий, предложений. Спасибо заранее!

Опыт обучения в области нанотехнологического технопредпринимательства

В этом опросе мы просим поделиться опытом и Вашим отношением к нанотехнологическому технопредпринимательству и смежным областям. Заранее спасибо за Ваше неравнодушие!



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.