1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Проблемы машиностроения и надежности машин
  4. № 3, 2023

Проблемы машиностроения и надежности машин, 2023, № 3, стр. 64-69

Моделирование влияния наноразмерных наполнителей на механические свойства и износостойкость композита на основе полиэфирэфиркетона

С. Ли 1, Е. Б. Седакова 2, *

1 Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Санкт-Петербург, Россия

2 Институт проблем машиноведения РАН (ИПМашРАН)
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: elenasedakova2006@yandex.ru

Поступила в редакцию 29.10.2022
После доработки 10.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

Применен метод молекулярно-динамического моделирования для создания моделей полиэфирэфиркетона и двух его нанокомпозитов, с наполнителями в виде наночастиц меди и с фуллереном. Приведены результаты сравнительных исследований деформационно-прочностных свойств этих материалов посредством моделирования одноосного растяжения при постоянной скорости деформации. Получено, что при наполнении полиэфирэфиркетона фуллереном значение упругости композита снижается приблизительно в 2 раза, а в случае наполнения этой же матрицы наночастицами меди ее величина повышается приблизительно на 30%. При этом средняя величина энергии межмолекулярных связей композита с наночастицами меди в 2.65 раза превышает энергию межмолекулярных связей композита с фуллереном.

Ключевые слова: нанонаполнитель, полиэфирэфиркетон, композит, медь, фуллерен, деформационно-прочностные свойства, износостойкость, метод молекулярной динамики, упругость, энергия межумолекулярных связей

Список литературы

  1. Кисель Ю.Е., Кравченко И.Н., Купреенко А.И. и др. Влияние прочности компонентов композиционных материалов на их физико-механические свойства // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 6. С. 43.

  2. Лялякин В.П., Аулов В.Ф., Ишков А.В. и др. Свойства износостойких композиционных покрытий, полученных скоростным борированием // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2022. № 2. С. 47.

  3. Atkinson J.R., Hay J.N., Jenkins M.J. Enthalpic Relaxation in Semi-crystalline PEEK // Polymer. 2002. V. 43 (3). P. 731.

  4. Moby V., Dupagne L., Fouquet V. et al. Mechanical Properties of Fused Deposition Modeling of Polyetheretherketone (PEEK) and Interest for Dental Restorations: A Systematic Review// Materials. 2022. V. 15 (19). P. 6801.

  5. Frankland S.J.V., Harik V.M., Odegard G.M et al. The stress strain behavior of polymer nanotube composites from molecular dynamics simulation // Compos. Sci. Technol. 2003. V. 63. P. 1655.

  6. Sun H., Jin Z., Yang C. et al. COMPASS II: extended coverage for polymer and drug-like molecule databases // J. Mol. Model. 2016. V. 22 (2). P. 47.

  7. Song J., Lei H., Zhao G. Improved mechanical and tribological properties of polytetrafluoroethylene reinforced by carbon nanotubes: A molecular dynamics study // Computational Materials Science. 2019. № 168. P. 131.

  8. Arun K., Subramaniyan C.T. Sun. Continuum interpretation of virial stress in molecular simulations // Int. J. of Solids and Structures. 2008. V. 45 (14–15). P. 4340.

  9. Najeeb S., Zafar M.S., Khurshid Z., Siddiqui F. Applications of polyetheretherketone (PEEK) in oral implantology and prosthodontics // J. of Prosthodontic Research. 2016. V. 60 (1). P. 12.

  10. Ли С., Седакова Е.Б. Применение метода молекулярно-динамического моделирования для анализа износостойкости композита в сравнении с исходной полимерной матрицей // Вопросы материаловедения. 2022. № 1 (109). С. 1.

  11. Ли С., Седакова Е.Б. Молекулярное моделирование кинетики поверхностного разрушения полимерных композитов на примере Ф4К20 // Трение и износ. 2022. Т. 43. № 6. С. 612.

  12. Гинзбург Б.М., Возняковский А.П., Евлашенко С.И., Точильников Д.Г. РФ Патент 2378297. Антифрикционный полимерный материал, 2010.

  13. Savagatrup S., Makaram A.S., Burke D.J. et al. Mechanical properties of conjugated polymers and polymer fullerene composites as a function of molecular structure // Advanced Functional Materials. 2014. V. 24 (8). P. 1169.

  14. Kim J.H., Noh J., Choi H. et al. Mechanical Properties of Polymer–Fullerene Bulk Heterojunction Films: Role of Nanomorphology of Composite Films // Chemistry of Materials. 2017. V. 29 (9). P. 3954.

  15. Molefi J.A, Luyt A.S., Krupa I. Comparison of the influence of copper micro-and nano-particles on the mechanical properties of polyethylene/copper composites // J. of Materials Science. 2010. V. 45 (1). P. 82.

  16. Harandi M.H., Alimoradi F., Rowshan G. et al. Morphological and mechanical properties of styrene butadiene rubber/nano copper nanocomposites // Results in physics. 2017. V. 7. P. 338.

  17. Песецкий С.С., Богданович С.П., Мышкин Н.К. Триботехнические свойства нанокомпозитов, получаемых диспергированием наполнителей в расплавах полимеров // Трение и износ. 2007. Т. 28. № 5. С. 500.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Проблемы машиностроения и надежности машин

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал