Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время область применения композиционных материалов непрерывно расширяется. Создание многокомпонентных структур дает возможность получать материалы с нужными комплексами физических свойств. При этом первостепенную важность приобретает изучение процессов межкомпонентного взаимодействия, что необходимо для прогнозирования термомеханического поведения композитов.
Среди композиционных материалов можно выделить такой широкий класс как твердые полимерные материалы с дисперсным наполнением. В качестве наполнителей могут применяться кристаллические вещества, в том числе вещества, содержащие квадрупольные ядра, на которых возможно наблюдать явление ядерного квадрупольного резонанса.
Спектральные параметры ЯКР обладают высокой чувствительностью к изменению внешних условий, в которых находится кристалл. Это дает возможность использовать кристаллы наполнителя в качестве датчика состояния окружающей их среды. В том случае, если кристаллы, в которых можно наблюдать ЯКР, не входят в состав композиционного материала, их можно ввести дополнительно в небольшой концентрации.
Развитие метода ЯКР на основе использования кристаллических наполнителей, содержащих резонирующие ядра, расширяет методическую базу экспериментального исследования свойств твердых композиционных материалов, позволит получать новую информацию об особенностях процессов межкомпонентного взаимодействия.
Целью данной работы является изучение влияния процессов межкомпонентного взаимодействия в твердом композиционном материале на частоту ЯКР в кристаллическом компоненте.
Научная новизна и практическая значимость результатов работы.
Впервые определен ход релаксационного процесса в системе матрица-наполнитель при комнатной температуре. Зафиксировано два характерных времени релаксации, отличающихся более чем на 3 порядка.
Впервые с помощью метода ЯКР наблюдался эффект смещения температуры стеклования композиционного материала при воздействии внешнего гидростатического давления.
Обнаружен эффект сокращения времен релаксации напряжений в системе матрица - наполнитель при температурах, значительно ниже температуры стеклования, в образцах с "замороженными" деформациями.
Получено феноменологическое соотношение, описывающее процесс релаксации напряжений в системе матрица - наполнитель твердого композиционного материала, позволяющее по данным ЯКР определять времена релаксации внутренних напряжений, устанавливать значения эффективных энергий активации сегментарных движений макромолекул, находить величину интервала температур релаксационного перехода типа стеклования, оценивать эффективную массу кинетических единиц и температурную зависимость модуля упругости матрицы.
На зашиту выносятся:
-
методика и результаты экспериментального исследования развития и релаксации внутренних напряжений в твердых композиционных материалах методом ЯКР в кристаллических наполнителях;
-
обнаружение эффектов влияния внешних температурных и барических воздействий на релаксационные процессы, протекающие в матрице твердого композиционного материала;
-
способ интерпретации данных ЯКР, полученных при проведении экспериментов с композиционными материалами;
-
аппаратное и программное обеспечение управлением хода экспериментов.
Апробация работы. Результаты исследований, вошедших в диссертацию, докладывались и обсуждались на международной конференции "Университетское физическое образование 98" (Москва, 1998), на XV Международном симпозиуме по ядерным квадрупольным взаимодействиям (Лейпциг, 1999) и на Всероссийской научной конференции ВНКСФ-6 (Томск, 2000).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 131 странице, включая 46 рисунков и 10 таблиц. Библиография содержит 93 наименования.
