Архив

Методом изотерм сжатия и методом скачка потенциала исследованы ленгмюровские монослои, сформированные на основе индивидуальных растворов углеродных нанотрубок (УНТ) и их смесей с арахиновой кислотой (АК) в различных соотношениях. Эмпирически найдено оптимальное количество раствора УНТ (200 мкл) для формирования ленгмюровского слоя, который при переносе на твердую подложку имеет среднюю проводимость около 4.3⋅10–12 См/кв. Обнаружено также, что при нанесении второго и последующих слоев проводимость пленки увеличивается более чем на 6 порядков (до 5,08⋅10–6 См/кв). При исследовании смесей растворов углеродных нанотрубок (не имеющих амфифильных свойств) и арахиновой кислоты (типичного представителя поверхностно-активного вещества) найдено оптимальное соотношение объемов приготовленных растворов (УНТ : АК – 80 : 20), при котором возможен контроль степени сжатия слоя углеродных нанотрубок на поверхности жидкости. Показано, что введение в состав УНТ молекул АК позволяет дополнительно повысить проводимость пленки более чем на два порядка (до 1,18⋅10–3 См/кв), по сравнению с пленками индивидуальных УНТ. Исследованные пленки могут быть использованы в качестве платформы для создания различных устройств микро- и наноэлектроники, оптоэлектроники, фотовольтаики, а также гибкой электроники.

Рассмотрено влияние добавок оксида графена (ОГ) на структуру и морфологию графитового наполнителя и прочностные характеристики конечных углеграфитовых композитов. Рецептурный состав опытных образцов шихты выбран с применением математического метода планирования эксперимента и плана Хартли. Определены гранулометрический состав образцов исходной и модифицированной шихты и их адсорбционная емкость по отношению к пеку. Для оценки структуры и морфологии частиц наполнителя использованы методы сканирующей электронной микроскопии, КР-спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии, измерения виброплотности и удельной поверхности (по БЭТ). Показано, что при добавлении 0,9 мас. % ОГ в состав наполнителя формируется более плотное зерно с меньшим количеством пустот. При этом значение удельной поверхности снижается в 3,6 раза, а сорбционная емкость по отношению к пеку, напротив, возрастает в 2,7 раза, что указывает на изменение химического состава поверхности частиц наполнителя. По данным спектроскопии КР образцы модифицированной шихты характеризуются более высоким значением соотношения D/G, на поверхности частиц присутствуют функциональные группы, преобладают краевые дефекты. В ходе физико-механических испытаний образцов после обжига установлено, что за счет введения 0,9 мас. % оксида графена предел прочности при сжатии увеличивается с 35,5 до 97,5 МПа. Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых композитных материалов триботехнического назначения.

В настоящей работе исследовано влияние углеродных нанотрубок, покрытых диоксидом кремния, используемых в качестве наполнителя алкидной эмали ПФ-115, как на прочность сцепления модифицированной алкидной эмалевой краски со стальной арматурой, так и на сцепление арматуры, покрытой модифицированной алкидной краской, с бетоном. Для исследования прочности сцепления использовался метод клейкой ленты (стандарт ASTM D3359). Для проверки влияния коррозионной стойкости покрытия на прочность сцепления между покрытой арматурой и бетоном образцы подвергли предварительному ускоренному процессу коррозии в растворе хлорида натрия при воздействии постоянного электрического тока силой 0,5 А, после чего провели испытания на выдергивание. Результаты показали, что по мере увеличения содержания нанонаполнителя прочность адгезии снижается незначительно, и сила для выдергивания арматуры из бетона увеличивается для покрытых образцов с увеличением концентрации нанонаполнителя до 0,349 мас. %, после чего начинает уменьшаться. Установлено улучшение общих характеристик коррозионной стойкости покрытия после применения модифицированной алкидной эмали, используемой в качестве защитного покрытия стальной арматуры, содержащей углеродные нанотрубки с кремнеземом с концентрацией 0,349 мас. %.

В работе экспериментально исследована динамика формирования твердого раствора Ni–Cu в процессе высокоэнергетической механической обработки (ВЭМО) смеси порошков Ni и Cu в планетарной мельнице, в зависимости от режима обработки и состава газовой атмосферы. Показано, что образование твердого раствора критически зависит от скорости планетарной мельницы: при скорости 300 об/мин взаимного растворения металлов не наблюдается, а при 694 об/мин твердый раствор образуется за относительно короткое время, не более 30 мин. В бескислородной атмосфере происходит интенсивная холодная сварка частиц, образуются крупные (до 2…3 мм) дискообразные и овальные пластинки, которые затем окатываются и приобретают шарообразную форму. В атмосфере воздуха холодная сварка замедлена, а сами металлы становятся менее пластичными из-за поглощения кислорода. Это приводит к тому, что после ВЭМО в воздухе порошок состоит из более мелких частиц округлой и пластинчатой формы (до 300…400 мкм вдоль поверхности пластин, менее100 мкм поперек). Наиболее однородная структура твердого раствора формируется при обработке в атмосфере воздуха. Таким образом, оптимальным режимом механосинтеза металлических твердых растворов следует признать обработку в планетарной мельнице со скоростью 500…700 об/мин в воздушной атмосфере. Сделанные выводы могут быть использованы для оптимизации механического синтеза металлических твердых растворов, в том числе высокоэнтропийных сплавов Кантора с гранецентрированной кубической структурой.

Проблема усиления древесно-полимерных композитов (ДПК) в настоящее время решается путем введения в их состав связующих агентов, улучшающих адгезию между древесным наполнителем и полимером. Однако введение подобных добавок неспособно усилить данные композиты в той степени, чтобы применять их в новых областях строительства. Наполнение композиционных материалов волокнистыми модификаторами показывает свою высокую эффективность. В данной работе изучалось влияние хризотил-асбестовых волокон различной длины на физико-механические характеристики древесно-полимерных композитов на основе поливинилхлорида (ПВХ). Исследования показали, что наиболее эффективными для усиления ДПК являются волокна длиной 2 мм, при этом прочность при растяжении увеличилась на 25 %, при изгибе – на 38 %, а модуль упругости при растяжении увеличивается в два раза. Кроме того, выявлено снижение показателей водопоглощения и истираемости, причем данный эффект в большей степени выражен для составов с более длинными волокнами. Оптимальное содержание асбеста составило 7,5 м.ч. для всех длин волокон. Предлагаемые составы ДПК на основе ПВХ позволяют расширить ассортимент изделий на их основе, в том числе и в области конструкционных пластмасс.

Настоящая статья направлена на решение актуальной для современной промышленности задачи, а именно разработку новых композиционных материалов на основе оксидной керамики, предназначенных для нанесения защитных покрытий на детали и режущий инструмент. В качестве технологии получения таких материалов в данной работе предложен метод свободного СВС-сжатия, который сочетает в себе процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС) и последующее высокотемпературное сдвиговое деформирование полученных продуктов. Изучено влияние технологических параметров свободного СВС-сжатия на процесс получения изделий из выбранных объектов исследования. Установлено, что для исследованных материалов существует оптимальный температурно-временной интервал переработки, позволяющий получить изделия высокого качества. Проведено исследование фазового состава и микроструктуры полученных изделий. Изучены физико-механические свойства полученных изделий, проведены испытания на жаростойкость в интервале температур 1000…1300 °С в течение 10 ч.

В статье изложены, в основном, новые или ранее не проанализированные данные наиболее важных опубликованных работ последних пяти лет. Рассматриваются различные возможные механизмы синтеза детонационных наноалмазов (ДНА). Предложена простая прогнозная оценка выхода ДНА на основе содержания элементов в молекуле взрывчатых веществ (ВВ). Показано, что азот не является инертным элементом в процессе синтеза наноалмазов. Возможно образование фрактальной углеродной сетки с одновременными флуктуациями плотности углерода в зоне химических реакций (ЗХР) с образованием трехмерного упорядоченного ядра в узлах сетки. Время формирования такой углеродной структуры близко к 50 нс. Для образования ДНА время химических реакций составляет 0,1…0,3 мкс, а ширина ЗХР – от 0,4 до 1,4 мм. Электропроводность «плазмы» в ЗХР определяется содержанием углерода в ВВ, который формирует протяженные проводящие структуры. Показано, что область с наибольшим выходом ДНА (до 8,5 мас. %) ограничена давлением в плоскости Чепмена-Жуге 23…29 ГПа и температурой 3850…4350 K, оптимальный кислородный баланс ВВ находится в диапазоне –42…–53 %, скорость детонации ВВ – в диапазоне 7250…8000 м/с. В целом, ДНА из различных ВВ имеют близкие кристаллографические параметры (кроме наноалмазов из бензотрифуроксана). Для повышения выхода ДНА необходимо использовать водную оболочку заряда, представляющую раствор уротропина, мочевины или гидразина. Впервые разработан и рекомендован для промышленности процесс получения ДНА из тетрила и его бинарных и тройных зарядов, выход ДНА ~7 мас. %. Опыт промышленного производства ДНА показал, что реально получение наноалмазов с выходом 8,5 мас. % при их содержании в алмазосодержащей шихте 72 % и несгораемых примесей 1,6 мас. %