Техника - молодёжи 2007-11, страница 9

размеров частиц менее 10 нм. Следовательно, можно предположить, что эффект действия высокодисперсного вещества при использовании его в качестве наполнителя будет определяться в большей степени долей частиц с размерами менее 10 нм, чем средним диаметром, рассчитанным для всего распределения частиц.

Сегодня изучено влияние НАДС в сопоставлении с модифицирующими добавками высокодисперсных веществ различной природы на комплекс упругодеформацион-ных свойств различных полимеров. Оказалось, что формирование физической сетки так называемых супрамолекулярных структур, самоорганизующихся под воздействием силовых полей высокоактивных наноразмерных частиц, позволяет осуществить сложно достижимый на практике без изменения микроструктуры химической цепи преимущественный рост физико-механических параметров в области небольших деформаций (до 100%). Пример композиционных наполнителей (НАДС + стеклянные сферы) показал, что значительный эффект усиления можно достичь, используя малые и сверхмалые (менее 1%) степени наполнения!

Для объяснения такого характера усиления следует привлечь теорию дисперсно-упрочнённых композитов. Дисперсно-напол-ненные эластомерные материалы по современным представлениям рассматриваются как некие иерархически построенные системы с выраженными размерными уровнями. В качестве нижнего размерного уровня принимают объём полимера, включающего хотя бы одну частицу наполнителя с прилегающим к ней слоем

Модификация мембран возгонкой С₆₀. Оптимальный размер частиц — менее 100 нм

матрицы. Можно ожидать, что чем выше поверхностная активность частицы, тем большее количество матрицы будет входить в структурный элемент первого уровня и, соответственно, тем больше отношение объёмов соответствующих структурных единиц.

Если в качестве наполнителя использовать композицию двух высокодисперсных веществ с низкой (L-тип) и высокой (Н-тип) поверхностной активностью, то получим систему, соответствующую двум типам структурных единиц частиц. При этом картина распределения структурных единиц по объёму представится в виде ансамблей, образованных крупными структурными единицами частиц Н, окружёнными мелкими структурными единицами частиц L. Естественно предположить, что сформированная таким образом

(6)

Эффект самодиспергации фуллеренов: (а) - в кремнийорганических блоксополимерах и (б) - силоксановых полимерах (цвет соответствует различной концентрации)

Композиционная мембрана со скинслоем (зона концентрации), модифицированная фуллеренами

супрамолекулярная структура более изотропна (изотропия — одинаковость физических свойств среды по всем направлениям), чем в случае использования индивидуального наполнителя Н-типа. Как следствие, физико-механические параметры плёнок, модифицированных композиционным наполнителем, могут оказаться выше, чем при использовании каждого из типа веществ в отдельности.

Практическое использование фуллеренов и нанотрубок прежде всего связано с успехами в преодолении значительных технологических сложностей при переходе от лабораторного синтеза к реальному промышленному производству. Фуллерены, строго говоря, не относятся к нанострукту-рированным веществам. Однако особенности их молекулярной структуры делают их весьма перспективными для получения композиционных материалов нового поколения. Сегодня, например, получен комплекс упругодефор-мационных параметров для полиуретана марки Carbothane и фуллеренов С₆₀. Экспериментальные данные демонстрируют достижения значительного эффекта усиления (200 — 400%) при введении 0,01% масс, модифицирующей добавки фуллеренов. Вероятно, это связано с тем, что при вводе молекул фуллерена в матрицу полимера происходит формирование наноразмерных агрегатов, обладающих свойствами наноструктур. И это подтверждается полученными результатами на примере практически всех каучуков общего назначения. НИ

www.tm-magazin ,ru 7