ikbguИзвестия Кабардино-Балкарского государственного университетаProceedings of the Kabardino-Balkarian State University2221-7789Kabardino-Balkarian State University named after Kh. M. Berbekov10.31143/2221-7789-2025-1-5-9EXFBYIikbgu-18Research ArticleФизикаPhysicsМежфазные характеристики биокомпозитов «Эпоксиполимер/растительное волокно»: фрактальная модельAn interfacial characteristics of biocomposites «Epoxy polymer/plant fibre»: a fractal modelДолбинИгорь ВикторовичDolbinIgor V.

Старший научный сотрудник центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий.

Senior Researcher, Center for Progressive Materials and Additive Technologies

i_dolbin@mail.ruКудроваЕлена ГеннадьевнаKudrovaElena G.

Старший преподаватель.

Senior Lecturer

i_dolbin@mail.ruСолодовникСергей ГригорьевичSolodovnikSergey G.

Старший преподаватель.

Senior Lecturer

i_dolbin@mail.ruАстапенкоАндрей ВалентиновичAstapenkoAndrey V.

Кандидат технических наук.

Candidate of Technical Sciences

i_dolbin@mail.ruКозловГеннадий ВикторовичKozlovGennady V.

Доктор физико-математических наук, профессор, учёный-физик.

Doctor of physico-mathematical sciences, professor, physicist.

i_dolbin@mail.ruКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова.Kabardino-Balkarian State UniversityРоссийский государственный университет туризма и сервиса.Russian State University of Tourism and Service20251512202515159Copyright © Долбин И.В., Кудрова Е.Г., Солодовник С.Г., Астапенко А.В., Козлов Г.В., 20252025Долбин И.В., Кудрова Е.Г., Солодовник С.Г., Астапенко А.В., Козлов Г.В.Dolbin I.V., Kudrova E.G., Solodovnik S.G., Astapenko A.V., Kozlov G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.izvestiakbsu.ru/jour/article/view/18

Исследованы межфазные эффекты в биокомпозитах (композитах, армированных рас- тительными волокнами) в рамках фрактального анализа. Показано, что использованные методы фрак- тального анализа позволяют дать достаточно точное количественное описание наиболее важных харак- теристик межфазного взаимодействия «полимерная матрица–растительное волокно», а именно прочно- сти межфазного контакта на сдвиг и глубины проникновения (просачивания) матричного полимера в при- поверхностный слой армирующего волокна.

 

The interfacial effects in biocomposites (composites reinforced with plant fibres) were studied within the framework of fractal analysis. It has been shown that used methods of fractal analysis allow enough precise quantitative description of the most important characteristics of interfacial interaction polymer matrix- plant fiber, namely, shear strength of interfacial contact and depth of penetration (infiltration) of matrix poly- mer in superficial layer of reinforcing fiber. The fulfilled analysis corresponds fully to results for other types of reinforcing fibers, i.e. plant fibers cannot make in a separate class of reinforcing elements. Diameter of initial fiber serves as basic characteristic for analysis fulfillment.

 

Линейный полиэтиленсомономерполиэтилен высокой плотности (ПЭВП)сополимер этилена-α-олефина PERT.Compositeepoxy matrixflax fibershear strengthpenetration depthfractal analysis.ReferencesЛе Дуигу А., Гроэнс Ю., Бейли С., Кричкадек Р., Дэвис П., Сохье Л. Многомасштабное исследование поверхности раздела между натуральными волокнами и биополимером // Композит. Часть А. 2014. Т. 65. С. 161-168.Le Duigou A., Groens Y., Bailey S., Krichkadek R., Davis P., Sohier L. Multiscale study of the interface between natural fibers and biopolymer // Composite. Part A. 2014. V. 65. P. 161-168.Ле Дуигу А., Дэвис П., Бейли С. Анализ воздействия на окружающую среду производства льняных волокон, используемых в качестве армирующих композиционных материалов // Журнал материалов на биологической основе и биоэнергетики. 2011. Т. 5. С. 153-165.Le Duigou A., Davis P., Bailey S. Analysis of the environmental impact of the production of linen fibers used as reinforcement for composite materials // Journal of Bio-based Materials and Bio-energy. 2011. V. 5. P. 153-165.Ле Дуигу А., Керволен А., Ле Гран А., Нардин М., Бейли С. Межфазные свойства систем льняное волокно - эпоксидная смола: наличие сложной межфазной связи // Наука и технология композитов. 2014. Т. 100.Le Duigou A., Kervolon A., Le Grand A., Nardin M., Bailey S. Interfacial properties of systems of flax fiber - epoxy resin: the presence of complex interfacial bond // Science and Technology of Composites. 2014. V. 100.С. 152-157.P. 152-157.Долбин И.В., Магомедов Г.М., Козлов Г.В. Влияние жесткости полимерной матрицы на эф- фективность армирования нанокомпозитов углеродными нанотрубками // Известия вузов. Физика. 2022. Т. 65, № 12 (781). С. 128–131.Dolbin I.V., Magomedov G.M., Kozlov G.V. Influence of the Polymer Matrix Stiffness on the Effectiveness of Carbon Nanotube Reinforcement of Nanocomposites // Izvestiya Vuzov. Fizika. 2022. Vol. 65, No. 12 (781). Pp. 128–131.Козлов Г.В., Долбин И.В., Карнет Ю.Н., Власов А.Н. Сравнительный анализ эффективности армирования полимерных нанокомпозитов 2D-нанонаполнителями на примере полиимид/Na+-монтмо- риллонит и поливиниловый спирт/оксид графена // Механика композиционных материалов и конструк- ций. 2022. Т. 28, № 2. С. 247–254.Kozlov G.V., Dolbin I.V., Karnet Yu.N., Vlasov A.N. Comparative analysis of the effectiveness of reinforcement of polymer nanocomposites with 2D nanofillers on the example of polyimide/Na+-montmorillonite and polyvinyl alcohol/graphene oxide // Mechanics of Composite Materials and Structures. 2022. Vol. 28, No. 2. Pp. 247–254.Атлуханова Л.Б., Долбин И.В., Козлов Г.В., Кумышева Ю.А. Природа армирующего элемента в нанокомпозитах полимер/углеродные нанотрубки // Известия Кабардино-Балкарского государствен- ного университета. 2021. Т. 11, № 2. С. 34–39.Atlukhanova L.B., Dolbin I.V., Kozlov G.V., Kumysheva Yu.A. The Nature of the Reinforcing Element in Polymer/Carbon Nanotube Nanocomposites // Izvestiya of the Kabardino-Balkarian State University. 2021. Vol. 11, No. 2. Pp. 34–39.Le Duigou A., Davies P., Baley C. Exploring durability of interfaces in flax fibre/epoxy micro- composites // Composite. Part A. 2013. V. 48. P. 121–128.Le Duigou A., Davies P., Baley C. Exploring durability of interfaces in flax fibre/epoxy micro- composites // Composite. Part A. 2013. V. 48. P. 121–128.Довгяло В.А., Жандаров С.Ф., Писанова Е.В. Определение адгезионной прочности в системе термопласт-тонкое волокно // Механика композитных материалов. 1990. Т. 26, № 1. С. 9–12.Dovgyalo V.A., Zhandarov S.F., Pisanova E.V. Determination of Adhesive Strength in the Thermoplastic-Thin Fiber System // Mechanics of Composite Materials. 1990. V. 26, No. 1. P. 9–12.Cooper C.A., Cohen S.R., Barber A.H., Wagner H.D. Detachment of nanotubes from a polymer matrix // Applied Physics Letters. 2002. V. 81, N 20. P. 3873–3875.Cooper C.A., Cohen S.R., Barber A.H., Wagner H.D. Detachment of nanotubes from a polymer matrix // Applied Physics Letters. 2002. V. 81, N 20. P. 3873–3875.Barber A.H., Cohen S.R., Kenig S., Wagner H.D. Interfacial fracture energy measurements for multi- walled carbon nanotubes pulled from a polymer matrix // Composites Sci. Techn. 2004. V. 64, N 15. P. 2283–2289.Barber A.H., Cohen S.R., Kenig S., Wagner H.D. Interfacial fracture energy measurements for multi-walled carbon nanotubes pulled from a polymer matrix // Composites Sci. Techn. 2004. V. 64, N 15. P. 2283–2289.Lau K.-T. Interfacial bonding characteristics of nanotube/polymer composites // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 370, N 3-4. P. 399.Lau K.-T. Interfacial bonding characteristics of nanotube/polymer composites // Chem. Phys. Lett. 2003. V. 370, N 3-4. P. 399.Яхьяева Х.Ш., Магомедов Г.М., Козлов Г.В. Структура и адгезионные явления в полимерных системах. М.: Перо, 2016. 254 с.Yakhyaeva Kh.Sh., Magomedov G.M., Kozlov G.V. Structure and Adhesive Phenomena in Polymer Systems. M.: Pero, 2016. 254 p.Сумм Б.Д., Иванова Н.И. Объекты и методы коллоидной химии в нанохимии // Успехи хи- мии. 2000. Т. 69, № 11. С. 995–1008.Summ B.D. and Ivanova N.I. Objects and Methods of Colloid Chemistry in Nanochemistry // Advances in Chemistry. 2000. Vol. 69, No. 11. Pp. 995–1008.Kozlov G.V., Yanovsky Yu.G., Zaikov G.E. Synergetics and fractal analysis of polymer composites filled with short fibers. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2011. 223 р.Kozlov G.V., Yanovsky Yu.G., Zaikov G.E. Synergetics and fractal analysis of polymer composites filled with short fibers. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2011. 223 p.Van Damme H., Levitz P., Bergaya F., Alcover J.F., Gatineau L., Fripiat J.J. Monolayer adsorption of fractal surfaces: a simple two-dimensional simulation // J. Chem. Phys. 1986. V. 85, N 1. P. 616–625.Van Damme H., Levitz P., Bergaya F., Alcover J.F., Gatineau L., Fripiat J.J. Monolayer adsorption of fractal surfaces: a simple two-dimensional simulation // J. Chem. Phys. 1986. V. 85, N 1. P. 616–625.Микитаев А.К., Козлов Г.В., Заиков Г.Е. Полимерные нанокомпозиты: многообразие струк- турных форм и приложений. М.: Наука, 2009. 278 с.Mikitaev A.K., Kozlov G.V., Zaikov G.E. Polymer Nanocomposites: Diversity of Structural Forms and Applications. Moscow: Nauka, 2009. 278 p.Бучаченко А.Л. Нанохимия – прямой путь к высоким технологиям нового века // Успехи хи- мии. 2003. Т. 72, № 5. С. 419–437.Buchachenko A.L. Nanochemistry: A Direct Path to High Technologies of the New Century // Advances in Chemistry. 2003. Vol. 72, No. 5. Pp. 419–437.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.