ikbguИзвестия Кабардино-Балкарского государственного университетаProceedings of the Kabardino-Balkarian State University2221-7789Kabardino-Balkarian State University named after Kh. M. Berbekov10.31143/2221-7789-2024-1-15-19HLVNBQikbgu-70Research ArticleФизикаPhysicsСТРУКТУРНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СТЕПЕНИ АГРЕГАЦИИ НАНОНАПОЛНИТЕЛЯ ДЛЯ НАНОКОМПОЗИТОВ ПОЛИМЕР/ГРАФЕНTHE STRUCTURAL INTERPRETATION OF AGGREGATION DEGREE OF NANOFILLER FOR NANOCOMPOSITES POLYMER/GRAPHENEМагомедовГус. М.MagomedovGus. M.i_dolbin@mail.ruДолбинИ. И.DolbinI. V.i_dolbin@mail.ruКудровЮ. В.KudrovYu. V.i_dolbin@mail.ruКочетковаЯ. А.KochetkovaYa. A.i_dolbin@mail.ruДагестанский государственный педагогический университетDagestan State Pedagogical UniversityКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. БербековаKabardino-Balkarian State UniversityРоссийский государственный университет туризма и сервисаRussian State University of Tourism and Service2024300320241411519Copyright © Магомедов Г.М., Долбин И.И., Кудров Ю.В., Кочеткова Я.А., 20242024Магомедов Г.М., Долбин И.И., Кудров Ю.В., Кочеткова Я.А.Magomedov G.M., Dolbin I.V., Kudrov Y.V., Kochetkova Y.A.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/70

Выполнен аналитический структурный анализ степени агрегации нанонаполнителя в нанокомпозитах полимер/графен. Он показал, что этот показатель при фиксированном содержании нанонаполнителя определяется только структурой агрегатов (тактоидов) графена в полимерной матрице, характеризуемой ее фрактальной размерностью. Зависимость степени агрегации от размерности тактоидов нанонаполнителя сильнее, чем от его содержания. Это обстоятельство позволяет предложить новый вариант перколяционного соотношения для определения степени усиления полимерных нанокомпозитов, которое подтвердило постулат о зависимости свойств этих наноматериалов от структуры агрегатов нанонаполнителя. Сама структура нанонаполнителя контролируется условиями формирования нанокомпозитов, что позволяет прогнозировать их свойства.

The analytical structural analysis of aggregation degree of nanofiller in nanocomposites polymer/graphene. It has been shown that this parameter at fixed content of nanofiller is determined by structure of aggregates (tactoids) of graphene in polymer matrix only, characterized by its fractal dimension. The dependence of aggregation degree on dimension of nanofiller tactoids is stronger, than on its content. This circumstance allows to proposed a new variant of percolation relationship for determination of reinforcement degree of polymer nanocomposites, which was confirmed the postulate about dependence of properties of these nanomaterials on structure of nanofiller aggregates. The nanofiller structure itself is defined by formation conditions of nanocomposites, that allows to predict their properties.

нанокомпозитграфенагрегацияструктурастепень усиленияперколяцияфрактальный анализnanocompositegrapheneaggregationstructurereinforcement degreepercolationfractal analysisReferencesThostenson E.T., Li C., Chou T.-W. Carbon nanotube/carbon fiber hybrid multiscale // Composites Sci. Techn. 2005. V. 65, N 3. P. 491–516.Thostenson E.T., Li C., Chou T.-W. Carbon nanotube/carbon fiber hybrid multiscale // Composites Sci. Techn. 2005. V. 65, N 3. P. 491–516.Šupova M., Martynkova G.S., Barabaszova K. Effect of Nanofillers Dispersion in Polymer Matrices:Šupova M., Martynkova G.S., Barabaszova K. Effect of Nanofillers Dispersion in Polymer Matrices:A Review // Sci. Adv. Mater. 2011. V. 3, N 1. P. 1–25.A Review // Sci. Adv. Mater. 2011. V. 3, N 1. P. 1–25.Kim H., Kobayashi S., AbdurRahim M.A., Zhang M.J., Khusainova A., Hillmyer M.A., Abdala A.A., Macosko C.W. Graphene/polyethylene nanocomposites: effect of polyethylene functionalization and blending methods // Polymer. 2011. V. 52, N 5. P. 1837–1846.Kim H., Kobayashi S., AbdurRahim M.A., Zhang M.J., Khusainova A., Hillmyer M.A., Abdala A.A., Macosko C.W. Graphene/polyethylene nanocomposites: effect of polyethylene functionalization and blending methods // Polymer. 2011. V. 52, N 5. P. 1837–1846.Kim H., Abdala A.A., Macosko C.W. Graphene/polymer nanocomposites // Macromolecules. 2010.Kim H., Abdala A.A., Macosko C.W. Graphene/polymer nanocomposites // Macromolecules. 2010.V. 43, N 16. P. 6515–6530.V. 43, N 16. P. 6515–6530.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.Козлов Г.В., Долбин И.В. Особенности процесса агрегации наполнителя в нанокомпозитах поли- мер – углеродные нанотрубки // Прикладная механика и техническая физика. 2020. Т. 61, № 2. С. 125–129.Kozlov G.V., Dolbin I.V. Features of the Filler Aggregation Process in Polymer-Carbon Nanotube Nanocomposites // Applied Mechanics and Technical Physics. 2020. Vol. 61, No. 2. Pp. 125–129.Козлов Г.В., Яновский Ю.Г., Карнет Ю.Н. Структура и свойства дисперсно-наполненных по- лимерных композитов: фрактальный анализ. М.: Альянстрансатом, 2008. 363 с.Kozlov G.V., Yanovsky Yu.G., Karnet Yu.N. Structure and Properties of Dispersed Polymer Composites: Fractal Analysis. Moscow: Al'yansstransatom, 2008. 363 p.Микитаев А.К., Козлов Г.В. Описание степени усиления нанокомпозитов полимер/углеродные нанотрубки в рамках перколяционных моделей // ФТТ. 2015. Т. 57, № 5. С. 961–964.Mikitaev A.K. and Kozlov G.V. Description of the Enhancement Degree of Polymer/Carbon Nanotube Nanocomposites Using Percolation Models // Physics of the Solid State. 2015. Vol. 57, No. 5. Pp. 961–964.Schaefer D.W., Justice R.S. How nano are nanocomposites? // Macromolecules. 2007. V. 40, N 24.Schaefer D.W., Justice R.S. How nano are nanocomposites? // Macromolecules. 2007. V. 40, N 24.P. 8501–8517.P. 8501–8517.Hentschel H.G.E., Deutch J.M. Flory-type approximation for the fractal dimension of cluster-cluster aggregates // Phys. Rev. A. 1984. V. 29, N 3. P. 1609–1611.Hentschel H.G.E., Deutch J.M. Flory-type approximation for the fractal dimension of cluster-cluster aggregates // Phys. Rev. A. 1984. V. 29, N 3. P. 1609–1611.Brown D.W., Ball R.C. Computer simulation of chemically limited aggregation // J. Phys. A: Math. Gen. 1985. V. 18, N 9. P. L517-L521.Brown D.W., Ball R.C. Computer simulation of chemically limited aggregation // J. Phys. A: Math. Gen. 1985. V. 18, N 9. P. L517-L521.Schaefer D.W., Zhao J., Dowty H., Alexander M., Orler E.B. Carbon Nanofibre reinforcement of soft materials // Soft Matter. 2008. V. 4, N 10. P. 2071–2079.Schaefer D.W., Zhao J., Dowty H., Alexander M., Orler E.B. Carbon Nanofibre reinforcement of soft materials // Soft Matter. 2008. V. 4, N 10. P. 2071–2079.Xu Y., Hong W., Bai H., Li C., Shi G. Strong and ductile poly(vinyl alcohol)/graphene oxide compo- site films with a layered structure // Carbon. 2009. V. 47, N 15. P. 3538–3543.Xu Y., Hong W., Bai H., Li C., Shi G. Strong and ductile poly(vinyl alcohol)/graphene oxide compo- site films with a layered structure // Carbon. 2009. V. 47, N 15. P. 3538–3543.

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