Введение к работе
Актуальность. В настоящее время мир находится на пороге промыш-ленной революции, связанной с развитием и выходом в широкую практику нанотехнологий, т.е. с переходом к использованию материалов с нанораз-мерными элементами структуры, размеры которых не превышают 100нм. Это ведет нас в мир высокоэффективных технологий, интеллектуальных материалов, новых приборов и лекарственных веществ, инноваций, которые дадут новые знания, новые достижения и обещают революционные преобра-зования во всех отраслях науки и промышленности.
Одним из интереснейших и перспективных направлений в науке о полимерах и материаловедении последних лет является разработка прин-ципов получения полимерных нанокомпозитов с применением наноугле-родных материалов (НУМ), в том числе фуллереновой сажи, фуллеренов, нанотрубок, наноалмазов и др. Анализ литературных данных по допиро-ванию полимеров малыми добавками фуллерена и других НУМ позволяет оценить возможность их использования в качестве модификаторов полимер-ных систем с целью получения новых материалов.
Необходимо отметить, что исследованию структуры и термомехани-ческих свойств, характера преобразования структуры полимеров на молекулярном и надмолекулярном уровне при внешних воздействиях (механическое поле, тепло, модификация наночастицами и др.) посвящено огромное количество работ. Однако, вопросы влияния как технологии полу-чения, так и предварительной обработки (УФ- и гамма) на структуру и физические свойства наноуглеродсодержащих полимеров в сложных усло-виях испытаний остались вне поля зрения исследователей. Поэтому выбор темы настоящего исследования актуален как с научной, так и с прикладной точек зрения.
Цель работы заключается в детальном исследовании технологии полу-чения, механического и термического поведения наноуглеродсодержащих полимеров при воздействии на них внешних факторов. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
1.Выбор наиболее информативных методов исследования структуры наноуглеродсодержащих полимеров при воздействии внешних факторов; разработка и создание специальных устройств, позволяющих проводить исследования образцов в сложных условиях испытаний;
2.Исследовние теплового и деформационного поведения структуры аморфных и кристаллизующихся наноуглеродсодержащих полимерных сис-тем, оценка влияния надмолекулярной морфологии полимеров на их меха-нические и тепловые свойства.
3.Исследование влияния гамма-облучения и допирования полимерной матрицы наноразмерными частицами на тепловое и деформационное пове-дение структурных элементов и самих образцов из аморфных и кристалли-зующихся полимеров.
Новые научные результаты: -Проведено систематическое исследова-ние структуры и физических свойств полимеров при модификации их наноуглеродными материалами (фуллереновой сажей, фуллереном С60, нано-трубками и наноалмазами);
-Показано, что на механические характеристики наноуглеродсодержа-щих полимеров оказывают влияние природа растворителя и технология получения полимеров; из смесей растворов полимеров и фуллеренов в хороших растворителях получаются материалы с лучшими механическими свойствами;
-Установлено, что как рост дозы гамма-облучения, так и доли добавок наночастиц сопровождается однотипными изменениями в микроструктуре и свойствах наноуглеродсодержащих полимеров: при малых добавках наблю-дается улучшение механических свойств, а при больших концентрациях до-бавок происходит их ухудшение;
-Показано, что в зависимости от природы полимера и межмолекулярного взаимодействия с ростом доли добавок улучшаются светостойкость и радиа-ционная стойкость полимерных нанокомпозитов;
- Для кристаллизующихся полимеров при допировании их фуллереном С60 в растворах в бромбензоле обнаружено образование кристаллосольватов. Кристаллосольваты очень чувствительны к внешним воздействиям, при гам-ма-облучении и температурном воздействии они разрушаются.
Научная и практическая значимость. С научной точки зрения, полу-ченные результаты, несомненно, внесут свой вклад в структурную механику, физику прочности и пластичности полимерных композиционных материалов и радиационное материаловедение.
С точки зрения практики результаты работы важны для прогнозирова-ния свойств и работоспособности наноуглеродсодержащих полимеров в сложных условиях испытаний. Практическую значимость также имеют ре-зультаты по изучению светостойкости и радиационной стойкости наноком-позитов и влиянию наноразмерных частиц на их эксплуатационные характе-ристики. Кроме того, результаты работы могут быть использованы при чтении спецкурсов «Физика полимеров», «Нанотехнологии и наноматери-алы» и др.
Защищаемые положения:
-Влияние радиации и тепла на стабильность структуры фуллеренов С60, С70 и фуллереновой сажи;
-Влияние малых добавок наноуглеродных материалов на структуру и физические свойства полимеров;
-Влияние природы растворителя на структуру, механические и тепловые свойства наноуглеродсодержащих полимеров, получаемых из растворов, образование кристаллосольватов в кристаллизующихся нанокомпозитах;
-Однотипность влияния внедренных наночастиц и гамма-облучения на характер развития деформационных процессов, изменение молекулярной и надмолекулярной структуры, следовательно, на механизм структурных прев-ращений в наноуглерожсодержащих полимерах;
-Общность в изменениях свето- и радиационной стойкости аморфных и кристаллизующихся полимеров в зависимости от концентрации внедренных наночастиц (фуллереновой сажи, фуллерена С60, нанотрубок и наноалмазов).
Апробация работы. Основные результаты работы и выводы представ-лены и доложены на следующих конференциях: республиканская научно-теоретическая конференция «Физико-химические исследования композици-онных материалов».Душанбе, ТНУ, 2009; международная конференция по физике конденсированных сред. Душанбе, ТТУ, 2010; научно-теоретическая конференция ТНУ «Проблемы современной физики», Душанбе, ТНУ, 2010; республиканская научная конференция «Химия: Исследования, преподава-ние, технология», посвященная Году образования и технических знаний. Душанбе, ТНУ, 2011; международная научная конференция «Nanocarbon materials and polymers». Book of abstracts international conference advanced carbon nanostructures. St.Petersburg, Russia, 2011; международная конферен-ция ФНС-2011, Минск, 2011; международная конференция «Синтез, выделе-ние и изучение комплексных свойств новых биологически активных соедине-ний». Душанбе, ТНУ, 2011.
Работа выполнена в соответствии с планом НИР, проводимых на физи-ческом факультете ТНУ и зарегистрированных за номером №01.04. ТД 104 при поддержке международного научно-технического центра (проект Т-1145 МНТЦ). Исследования по данной теме автор проводил в 2009-2011 годы в Таджикском национальном университете. Все экспериментальные работы, обработка результатов проводились лично автором.
Публикации. По результатам работы опубликовано 6 статей и 8 тезисов докладов на республиканских и международных конференциях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 146 страницах, включая 50 рисунков и 11 таблиц.
