Теплофізичні та електрофізичні властивості матрично-дисперсної системи на основі пентапласту та йодиду срібла

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Одеський національний університет імені І.І. Мечнікова

01.04.14 - Теплофізика та молекулярна фізика

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Тема:

Теплофізичні та електрофізичні властивості матрично-дисперсної системи на основі пентапласту та йодиду срібла

Рокицький Максим Олександрович

Одеса - 2009

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на кафедрі загальної та прикладної фізики Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова, Міністерство освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор фізико-математичних наук, професор Шут Микола Іванович, Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова, завідувач кафедри загальної та прикладної фізики, член-кореспондент АПН України

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор Новіков Віталій Володимирович, Одеський національний політехнічний університет, завідувач кафедри вищої математики

кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Алєксєєв Олександр Миколайович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, старший науковий співробітник кафедри молекулярної фізики

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Одеського національного університету імені І.І. Мечнікова за адресою: 65026, м. Одеса, вул.. Преображенська, 24.

Вчений секретар спеціалізованої

Вченої ради Д 41.051.01 Федчук О.П.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність роботи. Розвиток науки і техніки, на сучасному етапі розвитку суспільства, потребує неперервного вдосконалення та мініатюризації обладнання. В зв'язку з цим виникає потреба у вивченні та використанні нових конструкційних матеріалів із абсолютно новими властивостями. Яскравими представниками таких матеріалів, які інтенсивно досліджуються та набули широкого поширення, є тверді електроліти - суперіонні провідники.

При значному комплексі позитивних характеристик, притаманних твердим електролітам їх експлуатаційні характеристики у більшості випадків не дозволяють використовувати тверді електроліти у складних зовнішніх умовах і агресивних середовищах. Тому актуальною є розробка нових матеріалів, які були б стійкими до дії зовнішнього середовища та не втрачали б властивості суперіонної провідності.

Такими матеріалами можуть бути полімерні композиційні матеріали (ПКМ), в яких у якості дисперсного наповнювача використовуються тверді електроліти, а в якості полімерної матриці - хімічно стійкі полімери. Крім суто практичного інтересу до розробки та впровадження у виробництво цих ПКМ існує значна кількість задач наукового спрямування, що можуть бути розв'язані в процесі дослідження вказаних композитів.

Особливий науковий інтерес викликають дослідження ПКМ, що містять дисперсні наповнювачі, що характеризуються фазовими нестабільностями в околі температур фазових перетворень полімерної матриці. Така особливість наповнювачів дозволяє фіксувати та оцінювати не тільки вплив дисперсної складової ПКМ на властивості та структуру полімерної матриці, а також і вплив полімеру на наповнювач. Це дозволяє вести мову про якісну та кількісну оцінку взаємодії компонент такого роду систем.

В якості полімерної матриці для вивчення систем із активною взаємодією компонентів пропонується використання полімерів, які здатні до кристалізації і мають у структурі макромолекул полярні групи. Яскравим представником таких полімерів є високомолекулярний поліефір - пентапласт.

Таким чином експериментальні дослідження систем типу полімер - дисперсний суперіонний наповнювач є актуальними як з теоретичної так і з практичної точок зору.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Дисертаційне дослідження було виконано в рамках держбюджетної науково-дослідної роботи: "Нано- і низькорозмірні матричні дисперсні системи з високорозвиненою поверхнею розділу і фазовими переходами" (номер теми: №23/06-08, номер державної реєстрації 0106U000904, 2005 - 2008 рр.) та за часткової підтримки державного Фонду фундаментальних досліджень України (проект № 4.07/035 “Актив”) Особистий внесок здобувача: приготування зразків, проведення досліджень теплофізичних та електрофізичних властивостей та участь в обговоренні отриманих результатів.

Мета і задачі дослідження

Мета дослідження: з'ясувати природу та особливості взаємовпливу суперіонного наповнювача та полімерної матриці на процеси структуроутворення полімеру, а також дослідити його теплофізичні та електрофізичні властивості в залежності від вмісту дисперсного наповнювача.

Для досягнення поставленої мети потрібно було розв'язати такі задачі дослідження:

· Вивчення впливу суперіонного наповнювача на теплофізичні та електрофізичні властивості композиційного матеріалу на основі полімеру пентапласту, що здатний до кристалізації.

· Кількісна оцінка складової взаємодії компонентів системи, що викликана виникненням радіальних напружень, які виникають внаслідок різниці температурних коефіцієнтів лінійного розширення полімерної матриці та дисперсного складового.

· Розробка структурної моделі матрично-дисперсної системи (МДС), яка описує послідовну трансформацію з матрично-дисперсної у матрично-матричну та дисперсно-матричну системи.

Об'єкт дослідження: полімерна матрично-дисперсна система на основі пентапласту наповненого дисперсним суперіонним йодидом срібла.

Предмет дослідження: теплофізичні та електрофізичні властивості полімерної МДС; також, вплив вмісту наповнювача і температурної обробки на структуру та властивості полімерної системи.

В роботі використано наступні експериментальні методи.

1. Модифікована експериментальна установка ИТ-л-400 для вимірювання теплопровідності.

2. Експериментальна установка для вимірювання електропровідності.

3. Лінійний дилатометр.

4. Експериментальна установка ДРОН-4-07 для рентгеноструктурного аналізу.

5. Диференціальний скануючий калориметр Кальве для оцінки міжмолекулярної взаємодії.

6. Експериментальна установка для методу діелектричної спектрометрії у надвисокочастотному діапазоні.

7. Експериментальна установка “УС-12-ИМ” для вимірювання швидкості та поглинання ультразвуку.

Наукова новизна одержаних результатів

· На прикладі полімерної матрично-дисперсної системи пентапласт - AgI на основі експериментальних досліджень проведена кількісна оцінка фізичної взаємодії компонентів.

· Виявлено явище термічно стимульованих коливань лінійних розмірів в температурному інтервалі фазового переходу наповнювача для системи пентапласт - йодид срібла.

· Виявлено ефект значного зростання поглинальної здатності композитами системи пентапласт - AgI електромагнітних хвиль у надвисокочастотному діапазоні (8 12 ГГц) та ультразвуку у діапазоні 5 10 МГц.

· Розраховано геометричні та теплофізичні параметри узагальненого елементу та обчислено ефективну теплопровідність полімерної системи. Визначено значення ефективної теплопровідності пентапласту у пристінному шарі.

· Запропоновано чотирикомпонентну структурну модель полімерної матрично-дисперсної системи пентапласт - AgI, яка враховує активну взаємодію компонент системи, існування полімеру в об'ємі, перехідних граничних шарах та пристінному шарі з особливою структурою. Модель описує поведінку МДС із зміною концентрації наповнювача та послідовну трансформацію з матрично-дисперсної в матрично-матричну та дисперсно-матричну системи.

Практичне значення одержаних результатів

· Одержано ПКМ, який може бути використаний в якості покриттів із керованим та практично нульовим коефіцієнтом лінійного розширення у широкому інтервалі температур. Полімерний композиційний матеріал може бути експлуатований як в складних атмосферних умовах, так і у агресивних середовищах. ПКМ має властивість інтенсивного поглинання електромагнітних хвиль у надвисокочастотному діапазоні (8 12 ГГц) та ультразвуку в діапазоні частот 5 10 МГц.

· Одержано ПКМ, який характеризується V-подібною формою температурної залежності теплопровідності. Такий матеріал (чи ПКМ) може бути використано в умовах, які потребують зміни знаку приросту теплопровідності зі зміною температури.

· Одержано полімерний композиційний матеріал пентапласт - AgI, який характеризуються збудженням термічно стимульованих коливань лінійних розмірів з керованими у широкому діапазоні амплітудою та періодом у широкому діапазоні концентрацій за умови досягнення температури фазового перетворення дисперсного наповнювача.

Особистий внесок здобувача

Дисертант брав участь у всіх етапах наукового дослідження, а саме: в аналізі літературних даних, постановці мети та задачі дослідження, виборі об'єктів та методів дослідження. Дисертантом було виготовлено установку для формування ПКМ типу полімер - суперіонний провідник, здійснено синтез дисперсного йодиду срібла та виготовлено об'єкти дослідження. Дисертант особисто виконав більшість вимірювань та обробив їх результати. Дисертанту належить провідна роль в аналізі результатів дослідження, підготовці матеріалів до опублікування, формулюванні висновків за результатами дослідження, розробці наведених в роботі фізичних моделей та їх адаптації до результатів експерименту.

Апробація результатів дисертації

Результати дисертаційного дослідження доповідались на наукових семінарах кафедри загальної та прикладної фізики Національного педагогічного університету імені М.П. Драгоманова, були представлені на всеукраїнських та міжнародних наукових та науково-практичних конференціях: “НАНСИС 2004” (м. Київ, 2004 р.), “2-га Українська наукова конференція з фізики напівпровідників” (м. Чернівці, 2004 р.), “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики” (м. Київ, 2004 р.), “IV Міжнародна конференція “Проблеми промислової теплотехніки” (м. Київ, 2005 р.), “International Conference “Nanomaterials in Chemistry, Biology and Medicine” (м. Київ, 2005 р.), “Всеукраїнський з'їзд “Фізика в Україні”” (м. Одеса, 2005 р.), “II міжнародна науково-практична конференція “Структурна релаксація у твердих тілах”” (м. Вінниця, 2006 р.), “XXII научная конференция стран СНГ “Дисперсные системы” (м. Одеса, 2006 р.), “Проблеми фізико-математичної і технічної освіти і науки України в контексті євроінтеграції “Вища освіта - 2006” (м. Київ, 2006 р.), “Всеукраїнська з міжнародною участю конференція молодих учених “Наноматеріали в хімії, біології та медицині” (м. Київ, 2007 р.), “XXIII научная конференция стран СНГ “Дисперсные системы” (м. Одеса, 2008 р.).

На основі відкритого явища виникнення термічно стимульованих коливань лінійних розмірів поставлена і включена до спеціального фізичного практикуму лабораторна робота для магістрів - фізиків.

Публікації. За результатами дисертаційного дослідження опубліковано 7 статей, з них 7 у фахових виданнях та 11 тез за матеріалами конференцій.

Структура та обсяг дисертації

Дисертація викладена на 174 сторінках, складається із вступу, п'яти розділів, висновків та додатків. Містить 10 таблиць, 48 рисунків, та 182 літературних посилання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У розділі 1 проведено аналіз літературних першоджерел з питань впливу наповнювачів на властивості полімерів і, зокрема, полімерів, здатних до кристалізації.

Проаналізовано особливості впливу наповнювача на формування структури та властивостей ПКМ, взаємовпливу компонентів композиційних систем, який, в свою чергу, визначається особливостями структури та властивостями полімерної матриці і дисперсного наповнювача.

Зазначено, що значну роль у взаємодії компонентів композиційних систем відіграють вміст, форма, розмір частинок, хімічна природа поверхні наповнювача, а також дія радіальних напруг взаємного стиснення, що виникають на межі поверхні розділу полімер - наповнювач і зумовлені значною різницею температурних коефіцієнтів лінійного розширення (ТКЛР) взаємодіючих компонентів та усадження полімеру при охолодженні з розплаву.

Проведено огляд основних типів дисперсних наповнювачів, що використовуються для модифікації полімерних матеріалів. Особливу увагу приділено наповнювачам, з фазовими нестабільностями. Така особливість наповнювачів дозволяє фіксувати та оцінювати не лише вплив дисперсної складової ПКМ на властивості та структуру полімерної матриці, а і вплив полімеру на наповнювач. Це дає можливість глибше аналізувати взаємодію компонентів таких систем та її вплив на властивості ПКМ.

Серед розглянутих наповнювачів виділено наповнювачі - суперіонні провідники (тверді електроліти). Проведено аналіз особливостей типових твердих електролітів на основі якого зроблено висновки щодо придатності конкретних суперіонних матеріалів до використання їх у якості дисперсних наповнювачів у складі ПКМ.

Вказано на доцільність та необхідність дослідження систем, до складу яких входять полімер, здатний до кристалізації та суперіонний матеріал, наприклад ПКМ системи пентапласт - йодид срібла. Проведено розгорнутий аналіз літературних першоджерел за властивостями, структурними особливостями та поведінкою пентапласту і йодиду срібла, запропонованих в якості компонентів матрично-дисперсної системи.

У розділі 2 наведено опис об'єктів дослідження, описано методику приготування зразків для досліджень та методи дослідження, проведена оцінка похибок вимірювань.

Для досліджень був обрано пентапласт промислового виробництва марки БП (ТУ 6-05-1422-79). Полімер перед приготуванням зразків диспергували механічним способом із наступним фракціонуванням на лабораторних ситах марки УКС-СЛ-200 з діаметром комірок 50 та 40 мкм. Перед пресуванням фракціонований порошок пентапласту був витриманий протягом 24 год при температурі 50^°С для видалення летких низькомолекулярних домішок.

Наповнювач - дисперсний йодид срібла (AgI) синтезували з особливо чистого йодиду калію KI та особливо чистого AgNO₃. Розмір частинок контролювали за допомогою оптичного мікроскопу ПМТ-3. Контроль чистоти вихідного AgI здійснювали методом рентгенофазового аналізу.

Зразки для досліджень готували в однакових баротермічних і часових (p-T-t) умовах. Для цього був використаний один із ефективних способів приготування однорідних зразків ПКМ - термічне пресування. Зразки готувались за програмою, що дозволяє в автоматичному режимі відтворювати задані умови.

Розділ 3 присвячено дослідженню структури, вивченню взаємодії компонентів і фізичних властивостей системи пентапласт - дисперсний AgI та їх залежності від вмісту наповнювача.

Рентгеноструктурні дослідження виявили аномальну залежність ступеня кристалічності від об'ємної концентрації наповнювача (ц). В інтервалі вмісту наповнювача від 20% до 42 % проявляється в утрудненні реалізації кристалітів б-модифікації, з одночасним формуванням в-модифікації з параметрами кристалічної гратки (а = 0,685 нм, b = 1,142 нм, с = 0,475 нм, в = 109?48ґ), зменшенням співвідношення модифікацій б/в на 48% і поступовим збільшенням розмірів кристалітів в-форми та ступеня кристалічності. В інтервалі від 42% до 69% - відбувається пониження інтенсивності зростання ступеня кристалічності матриці, подальше зменшення відношення б/в модифікацій при збільшенні середніх розмірів кристалітів в-форми, що свідчить про складний характер впливу AgI на процеси кристалізації полімерної матриці.

Аналіз експериментальних залежностей температури і теплоти фазових перетворень Т(ц) та q(ц) пентапласту та AgI, складний характер залежності властивостей композитів від вмісту дисперсного наповнювача та дозволив провести кількісну оцінку фізичної взаємодії компонент. На наш погляд поряд із силами адгезійного походження взаємодія спричинена виникненням при охолодженні з розплаву значних внутрішніх радіальних напруг взаємного стиснення полімеру та дисперсного наповнювача, що, в свою чергу, виникають внаслідок різниці коефіцієнтів термічного стиснення компонентів.



Користуючись рівнянням Клапейрона - Клаузіуса

,(1)

де Др - зменшення тиску; Т_с ? рівноважна температура фазового переходу; ДT_c - зміна температури фазового переходу; q ? питома теплота фазового переходу;

ДV ? зміна об'єму наповнювача при фазовому переході та фазовою діаграмою, отримано значення тиску на межі поверхні розділу порядку 400·10⁵ Па.

Проведено експериментальні дослідження впливу температури на електрофізичні властивості полімерних композитів із вмістом 0-100% AgI в діапазоні частот 0,1-10 кГц в температурному інтервалі 293-453К. Отримані дані свідчать про різке зростання величини питомої електропровідності у композитів пентапласт - AgI (більше трьох порядків величини) при Т > 420К. На концентраційній залежності електропровідності (рис. 4) має місце стрімке збільшення величини у (Т > 420К) для композитів, що містять ц > 42% наповнювача, причому на частоті 10 кГц значення у в 2 рази перевищують відповідні значення для частоти 0,1 кГц. В області концентрацій AgI 0 < ц < 42% при Т > 420К також спостерігалось явище незначного зростання електропровідності.

Проведено експериментальні дослідження впливу температури на електрофізичні властивості полімерних композитів МДС із вмістом 0-100% в діапазоні частот 8-12 ГГц. Показано, що значення дійсної () та уявної () складових комплексної діелектричної проникності до температури фазового переходу AgI залежить від вмісту компонентів, а значення уявної складової залежить також від надмолекулярної структури полімеру. Після переходу AgI в суперіонний стан на концентраційних залежностях спостерігається перколяційний перехід з критичним порогом перколяції біля 30% вмісту наповнювача та екстремальними максимумами при значеннях біля 50%. Ці значення більш як у 50 та 2,3 разів вищі за відповідні показники для пентапласту та йодиду срібла відповідно.

У розділі 4 розглянуто закономірності формування фізичних властивостей системи пентапласт - дисперсний AgI в залежності від зміни вмісту компонентів та температури.

Аналіз результатів дослідження швидкості, коефіцієнта поглинання та стрибка коефіцієнта поглинання, проведених на частотах 5, 7,5, 10 МГц дозволив виявити особливості динаміки зміни структури та розміру неоднорідностей композитів системи пентапласт - AgI. Оскільки швидкість ультразвуку для всіх композицій є значно нижчою ніж для вихідних складових, можна зробити висновок, що в полімерному композиті, який складається із складових, що мають однаковий порядок швидкості поширення ультразвуку має місце значне зниження пружності композиту. Найбільш вірогідно це може відбуватись за рахунок значної зміни структури складових полімерної системи. Як підтвердження, дослідження виявили значне поглинання ультразвуку композитами МДС. Як видно з рис. 5, при концентраціях 20 ? ц ? 58% значення коефіцієнта поглинання б вище за показники коефіцієнта поглинання для пентапласту та йодиду срібла у 6 та 75 разів відповідно.

Дослідження лінійного розширення композитів матрично-дисперсної системи пентапласт - AgI показали можливість отримання високонаповнених композиційних матеріалів з малим та практично нульовим параметром температурного коефіцієнту лінійного розширення в широкому інтервалі температур. Це можливо завдяки тому, що в області температури фазового переходу йодиду срібла йому властиве додаткове стрімке зменшення об'єму (ДV = - 5,4%), що пов'язане з руйнуванням кристалічної підгратки Ag⁺ при фазовому в б переході. Таке ж пониження температурного коефіцієнту лінійного розширення передається від наповнювача до КМ. Особливо помітним є зменшення лінійного розміру композитів системи з високою концентрацією наповнювача. Так, при досягненні температури фазового переходу йодиду срібла у композитах системи з концентраціями 3 ? ц ? 42 % виникають термічно стимульовані коливання лінійних розмірів ПКМ низької частоти. теплофізичний електрофізичний суперіонний полімерний

Представлено температурні залежності відносного видовження композитів системи пентапласт - AgI при швидкості нагрівання 0,043 К/с.

Коливання у матрично-дисперсній системі виникають при мінімальному вмісті дисперсного наповнювача (3%) спостерігаються в широкому концентраційному інтервалі та характеризуються значними періодами та амплітудами (при довжині зразка ~ 18 мм амплітуда її зміни може досягати значень 0,35 0,4 мм). Ці коливання лінійних розмірів, які спостерігались нами мають важливе практичне значення.

Розділ 5 присвячено модельним уявленням матрично-дисперсної системи пентапласт - йодид срібла.

В роботі нами запропонована чотирьохкомпонентна структурна модель, до складу якої входять наповнювач, полімер в об'ємі, полімер у стані перехідних граничних шарів та полімер у стані пристінного шару з особливою структурою та властивостями, що описує поведінку матричної дисперсної системи зі зміною концентрації наповнювача, послідовну трансформацію з матрично-дисперсної системи у матрично-матричну та дисперсно-матричну системи і передбачає:

а) для полімеру:

- утворення в процесі формування композитів під впливом поверхні частинок наповнювача з аномальною дилатометричною поведінкою навколо частинок наповнювача перехідних граничних шарів та пристінного шару полімера із більш впорядкованою по відношенню до полімеру в об'ємі структурою та відмінними від нього властивостями;

- перехід із ростом концентрації від трикомпонентної структури (полімер в об'ємі, полімер в стані граничних перехідних шарів, полімер в сані пристінного шару) до двокомпонентної (полімер в стані перехідних граничних шарів, полімер в стані пристінного шару) та однокомпонентної (полімер в стані пристінного шару);

- реалізацію у полімерній компоненті при збільшенні концентрації наповнювача структурного переходу неперервний кластер - ізольовані кластери (НК - ІК);

б) для наповнювача:

- реалізацією структурного переходу ізольовані кластери - неперервний кластер (ІК - НК) при досягненні критичного значення концентрації;

- зміну розміру кристалітів йодиду срібла із зміною вмісту компонентів;

- аномальну дилатометричну поведінку частинок AgI;

в) для обох компонентів:

- зміну термодинамічних параметрів - температури та теплоти фазових перетворень (для пентапласту процесу плавлення; для йодиду срібла - переходу у суперіонний стан;

- значне поглинання композитами системи ультразвуку та електромагнітного випромінювання у надвисокочастотному діапазоні при досягненні певної концентрації йодиду срібла;

- виникнення в композитах системи термічно стимульованих коливань лінійних розмірів в околі температурному інтервалу фазового переходу.

На основі запропонованої моделі та моделі квазігомогенного середовища було запропоновано та розраховано параметри узагальненого елементу для обчислення значень ефективної теплопровідності пентапласту.

Так, користуючись виразом для обчислення ефективної теплопровідності узагальненого елементу, складеним згідно до модельних уявлень:

, (2)

де л_н - теплопровідність наповнювача;

л_ш - теплопровідність пристінного шару;

r та r_н - геометричні розміри частинки наповнювача;

Дl - товщина граничного шару пентапласту, що для ц = 50% становить 288 нм та, записаною згідно до модельних уявлень, розрахунковою формулою

, (3)

де л_п - теплопровідність полімеру; л_к - теплопровідність узагальненого елементу; , , , , , - геометричні параметри моделі

проведено розрахунок значень коефіцієнтів теплопровідності пристінного шару пентапласту, що при температурах від 113, 193, 273 та 353 К перевищують значення для полімеру в об'ємі на 94.3, 55.4, 31.9 та 14.2% відповідно, що зумовлено більш впорядкованою по відношенню до полімеру в об'ємі структурою і підтверджується дослідженнями швидкості поширення та поглинання ультразвуку, лінійного розширення, теплоємності та діелектричної релаксації у НВЧ діапазоні.



ВИСНОВКИ

1. На основі досліджень структури та властивостей композиційних матеріалів полімерної системи на основі пентапласту та йодиду срібла, розкрито вплив активної взаємодії суперіонного наповнювача та полімерної матриці на теплофізичні та електрофізичні властивості досліджуваної системи.

2. Проведена якісна та кількісна оцінка складової взаємодії компонентів системи, викликаної виникненням радіальних напружень, виникнення яких зумовлюються різницею температурних коефіцієнтів лінійного розширення полімерної матриці та дисперсного наповнювача.

3. В композитах системи пентапласт - AgI нами вперше спостерігалося явище збудження термічно стимульовані коливання лінійних розмірів низької частоти. Проаналізовано необхідні і достатні умови баро-термочасового формування композитів для виникнення та існування коливань такого типу. Обчислено параметри спостережуваних у широкій концентраційній області термічно стимульованих коливань лінійних розмірів.

4. В ході експериментальних досліджень електропровідності одержано нелінійний характер залежності . Це вказує на те, що в процесі електропереносу беруть участь не лише іони Ag⁺ наповнювача, але й структурні елементи макромолекули полімерного компоненту. Виявлені значні діелектричні втрати в полімері при критичний концентрації, що відповідає переходу всього полімеру у стан граничного шару. Про це також свідчать високі значення поглинальної здатності композитів системи електромагнітних коливань надвисокочастотного діапазону.

5. На основі проведення порівняльного аналізу розрахованих на основі моделі квазігомогенного середовища значень ефективної теплопровідності із відповідними значеннями, отриманими експериментальним шляхом, зроблено висновки щодо структурних особливостей композиційних матеріалів полімерної МДС та визначено значення коефіцієнта ефективної теплопровідності полімеру у стані пристінного шару. Виявилося, що значення теплопровідності полімеру у стані пристінного шару значно вищі від відповідних значень теплопровідності характерних для полімеру в об'ємі.

6. Запропоновано чотирьохкомпонентну структурну модель матрично-дисперсної системи на основі пентапласту та йодиду срібла, до складу якої входять наповнювач, полімер в об'ємі, полімер у стані перехідних граничних шарів та полімер у стані пристінного шару з особливою структурою та властивостями, що описує поведінку матрично-дисперсної системи зі зміною концентрації наповнювача, послідовну трансформацію з матрично-дисперсної системи у матрично-матричну та дисперсно-матричну системи і враховує вплив на властивості композитів активної фізичної взаємодії компонентів, їх структурування до і в процесі формування КМ.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Явище збудження дилатометричних автоколивань у високонаповнених композиційних матеріалах / Левандовський В.В., Горбик П.П., Чуйко О.О., Шут М.І., Янчевський Л.К., Гаркуша О.М., Рокицький М.О. // Наукові записки НПУ імені М.П. Драгоманова. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова.-2002.-3.- С. 9-16.

2. Вплив ультразвуку на пористість і формування властивостей високонаповнених композиційних матеріалів системи ПХТФЕ - Cr / Левандовський В.В., Горбик П.П., Янчевський Л.К., Рокицький М.О. // Наукові записки НПУ імені М.П. Драгоманова. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова.-2002.-3.- С. 17-20.

3. Термічно стимульовані коливання розмірів у системі поліхлортрифторетилен - дисперсний йодид срібла / Гаркуша О.М., Горбик П.П., Левандовський В.В., Мазуренко Р.В., Рокицький М.О [та ін.] // Доповіді НАН України.-2004.-5.-C. 143-146.

4. Технологія та пристрій для приготування термопластичних ПКМ методом пресування / Рокицький М.О., Кирилов Д.В., Янчевський Л.К. [та ін.] // Науковий часопис НПУ імені М.П. Драгоманова. Серія 1. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова.-2004.-5.-С. 58-62.

5. Тепло- та електрофізичні властивості композитів системи пентапласт - дисперсний суперіонний провідник (AgI) / Рокицький М.О., Шут М.І., Махно С.М. [та ін.] // Науковий часопис НПУ імені М.П. Драгоманова. Серія 1. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова.-2005.-6.-С. 43-49.

6. Дослідження параметрів термічно стимульованих коливань лінійних розмірів полімерних композиційних матеріалів (лабораторна робота) / Рокицький М.О., Мазуренко Р.В., Левандовський В.В. [та ін.] // Проблеми фізико-математичної і технічної освіти і науки України в контексті євроінтеграції (“Вища освіта - 2006”). Збірник наукових праць за матеріалами конференції.- Київ: НПУ імені М.П. Драгоманова.-2007.-С. 377-386.

7. Electrophysical properties of polymer composites penton - silver iodide system in SF-region / Rokits'kyi M.A., Gorbyk P.P., Levandovs'kyi V.V. [etc.] // Functional Materials. - Kharkov.-2007.1.- P.1-5.

8. Дилатометричні автоколивання у високонаповнених композиційних матеріалах / Левандовський В.В., Янчевський Л.К., Горбик П.П., Огенко В.М.,

Гаркуша О.М., Рокицький М.О. // “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”: VII Всеукраїнська наукова конференція, 2002: тези доповідей. - 2002.-С. 99.

9. Вплив ультразвуку на пористість і формування властивостей високонаповнених композиційних матеріалів / Левандовський В.В., Горбик П.П., Огенко В.М., Янчевський Л.К., Рокицький М.О. // “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”: VII Всеукраїнська наукова конференція, 2002: тези доповідей. - 2002.-С. 100.

10. Рокицький М.О. Хвильовий опір і поглинання ультразвуку полімерних композиційних матеріалів системи ПХТФЕ - Cr / Рокицький М.О., Левандовський В.В., Янчевський Л.К. // “Фундаментальна та професійна підготовка фахівців з фізики”: IX Всеукраїнська наукова конференція, 2004: тези доповідей. - 2004.-С. 69.

11. Вплив дисперсних йодиду срібла та діоксиду кремнію на властивості полімерних наноструктурних композиційних матеріалів / Горбик П.П., Левандовський В.В., Мазуренко Р.В., Махно С.М., Рокицький М.О. [та ін.] // “НАНСИС 2004”. - 2004.-С. 187.

12. Особливості дилатометричної поведінки композитів типу йодид срібла - поліхлортрифторетилен / Горбик П.П., Левандовський В.В., Янчевський Л.К., Мазуренко Р.В., Махно С.М., Рокицький М.О. // 2-а Українська наукова конференція з фізики напівпровідників,2004:тези доповідей.-2004.-2.-С.366-367.

13. Калориметр для определения релаксационных параметров полимеров / Шут Н.И., Сичкарь Т.Г., Янчевский Л.К., Горшунов В.А., Рокицкий М.А. [та ін.] // “Проблемы промышленной теплотехники”: IV Международная конференция, 2005: тезисы докладов. - 2005.-С. 368.

14. Вплив мікророзмірних наповнювачів на теплофізичні властивості полімерних композиційних матеріалів / Горшунов О.В., Шут М.І., Січкар Т.Г., Рокицький М.О. // “Фізика в Україні”: Всеукраїнський з'їзд, 2005: тези доповідей. - 2005.-С. 92.

15. Properties of Nanodimensional Silicon Dioxide Modified with Silver Iodide / Gorbyk P.P., Levandovs'kyi V.V., Mazurenko R.V., Makhno S.M., Mishchenko V.M., Orans'ka O.I., Chuiko A.A., Rokyts'kyi M.A. // “Nanomaterials in Chemistry, Biology and Medicine”: International Conference, 2005: book of abstracts. - 2005.-Р.147.

16. Тепло- та електропровідність композитів системи пентапласт - дисперсний суперіонний провідник (AgI) / Рокицький М.О., Шут М.І., Махно С.М. [та ін.] // “Дисперсные системы”: XXII научной конференции стран СНГ, 2006: тезисы докладов. - 2006.-С. 285-286.

17. Електрофізичні властивості полімерних композитів на основі йодиду срібла / Рокицький М.О., Горбачов В.О., Мазуренко Р.В. [та ін.] // “Наноматеріали в хімії, біології та медицині”: Всеукраїнська з міжнародною участю конференція молодих учених, 2007: тези доповідей. -2007.-С. 110.

18. Теплопровідність матричної дисперсної системи на основі пентапласту та йодиду срібла / Шут М.І., Рокицький М.О., Левандовський В.В. [та ін.] // “Дисперсные системы”: ХХІІІ научна конференція стран СНГ, 2008: Тезисы докладов. - 2008.-С.383.

Особистий внесок здобувача. Здобувачем було здійснено проведення експериментальних досліджень (роботи 1-7, 9-12, 14-18); приготування зразків для досліджень (2, 5-7, 9, 10, 16-18); обробка та аналіз результатів досліджень (1-5, 7, 9-18); підготовка публікацій (2-18); модифікація експерименальних установок (4, 13).



АНОТАЦІЯ

Рокицький М.О. Теплофізичні та електрофізичні властивості матрично-дисперсної системи на основі пентапласту та йодиду срібла. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.14 - Теплофізика та молекулярна фізика. - Одеський національний університет імені І.І. Мечнікова, Одеса, 2009 р.

На прикладі полімерної матрично-дисперсної системи (МДС) пентапласт - AgI за результатами проведених досліджень питомої теплоємності вперше проведена кількісна оцінка фізичної взаємодії компонентів, виявлено та досліджено явище термічно стимульованих коливань лінійних розмірів ПКМ у температурному інтервалі фазового переходу наповнювача та ефект значного підвищення поглинальної здатності композитами МДС ультразвуку та електромагнітних хвиль у надвисокочастотному діапазоні.

Запропоновано чотирикомпонентну структурну модель МДС, дано кількісну оцінку ефективної теплопровідності пентапласту у стані пристінного шару.

Ключові слова: полімерний композиційний матеріал, матрично-дисперсна система, теплоємність, теплопровідність, електропровідність, суперіонні провідники, пристінний шар, термічно стимульовані коливання лінійних розмірів, поглинальна здатність.



АННОТАЦИЯ

Рокицкий М.А. Теплофизические и электрофизические свойства матрично-дисперсной системы на основе пентапласта и йодистого серебра. - Рукопись

Диссертация на соискание научной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.14 - Теплофизика и молекулярная физика. - Одесский национальный университет имени И.И. Мечникова, Одесса, 2009 г.

На примере полимерной матрично-дисперсной системы пентапласт - AgI на основании проведенных исследований удельной теплоемкости впервые проведена количественная оценка физического взаимодействия компонентов, обнаружено и исследовано явление термически стимулированных колебаний линейных размеров ПКМ в температурном интервале фазового перехода наполнителя и эффект значительного возрастания поглощательной способности композитами МДС ультразвука и электромагнитных волн в сверхвысокочастотном диапазоне.

Предложена четырехкомпонентная структурная модель МДС на основе пентапласта и йодида серебра, в состав которой входят наполнитель, полимер в объеме, полимер в состоянии переходных граничных слоев и полимер в состоянии пристенного слоя с особой структурой и свойствами, которая описывает поведение МДС с изменением концентрации наполнителя, последовательную трансформацию из матрично-дисперсной системы в матрично-матричную и дисперсно-матричную системы, а также учитывает влияние активного физического взаимодействия компонентов, их структурирования до и в процессе формирования КМ на свойства композитов.

На основе модельных представлений рассчитаны геометрические и теплофизические параметры усредненного элемента, проведен расчет эффективной теплопроводности полимерной МДС, дана количественная оценка эффективной теплопроводности полимера в состоянии пристенного слоя.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, матрично-дисперсная система, теплоемкость, теплопроводность, электропроводность, суперионные проводники, пристенный слой, термически стимулированные колебания линейных размеров, поглощающая способность.



SUMMARY

Rokitskiy M.A. Heat physical and electrophysical properties of matrix-disperse system based on penton and silver iodide. - Manuscript

Thesis for a scientific degree of the candidate of sciences by speciality 01.04.14: thermo-physics and molecular physics. - Mechnikov National University of Odessa, Odessa, 2009.

Quantitative assessment of physical interaction matrix-disperse system (MDS) components both of penton and silver iodide on the basis of specific heat capacity investigation have been done for the first time. Phenomenon of heat stimulated linear dimension oscillations of penton - silver iodide polymer composite materials at AgI change of phase temperature range and absorbing capacity considerable increasing of ultrasound and electromagnetic waves in super frequencies range have been exposed and explored.

MDS four-component structure model have been suggested. Penton effective heat conductivity in wall layer state have been calculated.

Key words: polymer composite material, matrix-disperse system, heat capacity, heat conductivity, conductivity, superionic conductors, wall layer, heat stimulated linear dimension oscillations, absorbing capacity.

Размещено на Allbest.ru

...