1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российские нанотехнологии
  4. T. 19, № 3, 2024

Российские нанотехнологии, 2024, T. 19, № 3, стр. 377-385

МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ПОРИСТЫХ ЧАСТИЦ ХИТОЗАНА: НАТУРНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТ И КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

О. В. Никуленкова 1, *, А. Е. Крупнин 1, П. В. Дмитряков 1, Ю. Д. Загоскин 1, С. Н. Малахов 1, Т. Е. Григорьев 1, 2, Н. М. Кузнецов 1, С. Н. Чвалун 1, 3

1 Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”
Москва, Россия

2 Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)
Долгопрудный, Россия

3 Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН
Москва, Россия

* E-mail: nikulenkovaov@yandex.ru

Поступила в редакцию 02.05.2024
После доработки 07.05.2024
Принята к публикации 14.05.2024

Аннотация

Исследовано механическое поведение пористых частиц различных диаметров, полученных криолиофилизационным высушиванием замороженных капель 1 мас. % раствора хитозана в водном растворе уксусной кислоты (1 мас. %). Морфология частиц визуализирована методом растровой электронной микроскопии. Показано, что частицы обладают преимущественно сферической формой и сотоподобной структурой со взаимопроникающими порами. По результатам механических испытаний индивидуальных частиц на сжатие между параллельными пластинами и численного решения задачи обратного проектирования с применением метода конечных элементов определены механические характеристики материала частиц по моделям нео-Гука, Йо 2-го порядка, Блатца–Ко, а также пены Огдена 3-го порядка. Для предложенных моделей построены диаграммы деформирования. Проведена верификация полученных моделей в аналогичном эксперименте на сжатие частиц другого диаметра.

Список литературы

  1. Staudinger H. // Berichte Der Dtsch. Chem. Gesellschaft (A B Ser). 1920. V. 53. № 6. P. 1073. https://doi.org/10.1002/cber.19200530627

  2. Arzhakova O.V., Arzhakov M.S., Badamshina E.R. et al. // Russ. Chem. Rev. 2022. V. 91. № 12. RCR5062. https://doi.org/10.57634/RCR5062

  3. Chakraborty S., Biswas M.C. // Compos. Struct. 2020. V. 248. P. 112562. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.112562

  4. Sedush N.G., Kadina Y.A., Razuvaeva E.V. et al. // Nanobiotechnology Reports. 2021. V. 16. № 4. P. 421. https://doi.org/10.1134/S2635167621040121

  5. Kuznetsov N.M., Banin E.P., Krupnin A.E. et al. // Nanobiotechnology Reports. 2023. V. 18. № 2. P. 189. https://doi.org/10.1134/S2635167623700039

  6. Bezsudnov I.V., Khmelnitskaia A.G., Kalinina A.A., Ponomarenko S.A. // Russ. Chem. Rev. 2023. V. 92. № 2. RCR5070. https://doi.org/10.57634/RCR5070

  7. Alentiev A.Y., Ryzhikh V.E., Syrtsova D.A., Belov N.A. // Russ. Chem. Rev. 2023. V. 92. № 6. RCR5083. https://doi.org/10.59761/RCR5083

  8. Huang H.-D., Ren P.-G., Zhong G.-J. et al. // Prog. Polym. Sci. 2023. V. 144. P. 101722. https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2023.101722

  9. Kochervinskii V.V., Gradov O.V., Gradova M.A. // Russ. Chem. Rev. 2022. V. 91. № 11. RCR5037. https://doi.org/10.57634/rcr5037

  10. Nepal D., Haines J., Vaia R.A. // MRS Bull. 2024. V. 49. № 3. P. 236. https://doi.org/10.1557/s43577-023-00639-9

  11. Demina V.A., Sedush N.G., Goncharov E.N. et al. // Nanobiotechnology Reports. 2021. V. 16. №1. P. 2. https://doi.org/10.1134/s2635167621010043

  12. Tenchurin T.K., Rodina A.V., Saprykin V.P. et al. // Polymers. 2022. V. 14. № 20. P. 4352. https://doi.org/10.3390/polym14204352

  13. Kuznetsova E.V., Sedush N.G., Puchkova Y.A. et al. // Polymers. 2023. V. 15. № 10. P. 2296. https://doi.org/10.3390/polym15102296

  14. Vasilyev A.V., Kuznetsova V.S., Bukharova T.B. et al. // Polymers. 2021. V. 13. № 22. P. 3974. https://doi.org/10.3390/polym13223974

  15. Zagoskin Y.D., Sergeeva Y.E., Fomina Y.S. et al. // Biomimetics. 2023. V. 8. № 8. P. 565. https://doi.org/10.3390/biomimetics8080565

  16. Nedorubova I.A., Bukharova T.B., Mokrousova V.O. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 23. P. 14720. https://doi.org/10.3390/ijms232314720

  17. Bukharova T.B., Nedorubova I.A., Mokrousova V.O. et al. // Cells. 2023. V. 12. № 13. P. 1762. https://doi.org/10.3390/cells12131762

  18. Kuznetsov N.M., Kovaleva V.V., Zagoskin Y.D. et al. // Nanobiotechnology Reports. 2021. V. 16. № 6. P. 840. https://doi.org/10.1134/S2635167621060148

  19. Kuznetsov N.M., Kovaleva V.V., Volkov D.A. et al. // Polym. Adv. Technol. 2022. V. 33. P. 3643. https://doi.org/10.1002/pat.5817

  20. Vasilyev A.V., Bukharova T.B., Kuznetsova V.S. et al. // Inorg. Mater. Appl. Res. 2019. V. 10. № 4. P. 13. https://doi.org/10.1134/S2075113319050332

  21. Kuznetsov N.M., Zagoskin Y.D., Vdovichenko A.Y. et al. // Carbohydr. Polym. 2021. V. 256. P. 117530. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2020.117530

  22. Kovaleva V.V., Kuznetsov N.M., Zagoskin Y.D. et al. // Cellulose. 2024. V. 31. P. 4099. https://doi.org/10.1007/s10570-024-05862-4

  23. Lin Y.-L., Wang D.-M., Lu W.-M. et al. // Chem. Eng. Sci. 2008. V. 63. № 1. P. 195. https://doi.org/10.1016/j.ces.2007.09.028

  24. Shakya C., van der Gucht J., Dijksman J.A. // Front. Phys. 2024. V. 12. https://doi.org/10.3389/fphy.2024.1334325

  25. Cheneler D., Mehrban N., Bowen J. // Rheol. Acta 2013. V. 52. № 7. P. 695. https://doi.org/10.1007/s00397-013-0707-5

  26. Brizmer V., Kligerman Y., Etsion I. // Int. J. Solids Struct. 2006. V. 43. № 18–19. P. 5736. https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2005.07.034

  27. Sahputra I.H., Alexiadis A., Adams M.J. // ChemEngineering. 2020. V. 4. № 2. P. 30. https://doi.org/10.3390/chemengineering4020030

  28. Zheng Q.J., Zhu H.P., Yu A.B. // Powder Technol. 2012. V. 226. P. 130. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2012.04.032

  29. Ding Y., Niu X.-R., Wang G.-F. // J. Phys. D. Appl. Phys. 2015. V. 48. № 48. P. 485303. https://doi.org/10.1088/0022-3727/48/48/485303

  30. Li J., Xie Y.-X. // Int. J. Mech. Sci. 2024. V. 265. P. 108882. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2023.108882

  31. Nikulenkova O.V., Krupnin A.E., Zagoskin Y.D. et al. // Nanobiotechnology Reports. 2023. V. 18. Suppl. 1. P. S110. https://doi.org/10.1134/S2635167623600785

  32. Bogdanova O.I., Istomina A.P., Chvalun S.N. // Nanobiotechnology Reports. 2021. V. 16. № 1. P. 42. https://doi.org/10.1134/s2635167621010031

  33. Anastas P., Eghbali N. // Chem. Soc. Rev. 2010. V. 39. № 1. P. 301. https://doi.org/10.1039/b918763b

  34. Koval’chuk M.V., Naraikin O.S., Yatsishina E.B. // Her. Russ. Acad. Sci. 2019. V. 89. № 2. P. 157. https://doi.org/10.1134/S1019331619020102

  35. Белкин А.Е., Даштиев И.З., Хоминич Д.С. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2012. Т. 6. № 6. С. 35. https://doi.org/10.18698/2308-6033-2012-6-257

  36. Plotnikov P.I. // Dokl. Math. 2021. V. 104. № 3. P. 380. https://doi.org/10.1134/S1064562421060144

  37. ANSYS mechanical APDL theory reference / Ed. Kohnke P. Canonsburg, PA, USA: ANSYS Inc., 2013.

  38. Hadoush A. // Jordan J. Mech. Ind. Eng. 2020. V. 14. № 2. P. 215.

  39. Кузнецов Н.М., Банин Е.П., Крупнин А.Е. и др. // Вестн. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки 2022. Т. 6. № 105. С. 123. https://doi.org/10.18698/1812-3368-2022-6-123-143

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российские нанотехнологии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал