ikbguИзвестия Кабардино-Балкарского государственного университетаProceedings of the Kabardino-Balkarian State University2221-7789Kabardino-Balkarian State University named after Kh. M. Berbekov10.31143/2221-7789-2024-2-05-09DEJFITikbgu-90Research ArticleФизикаPhysicsТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ НАНОКОМПОЗИТОВ ПОЛИКАРБОНАТ/2D-НАНОНАПОЛНИТЕЛЬ: СТРУКТУРНАЯ МОДЕЛЬTHE HEAT EXPANSION OF NANOCOMPOSITES POLYCARBONATE/2D-NANOFILLER: THE STRUCTURAL MODELДолбинИ. В.DolbinI. V.i_dolbin@mail.ruКудроваЕ. Г.KudrovaE. G.i_dolbin@mail.ruГубановН. Н.GubanovN. N.i_dolbin@mail.ruСавинА. В.SavinA. V.i_dolbin@mail.ruКабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. БербековаKabardino-Balkarian State UniversityРоссийский государственный университет туризма и сервисаRussian State University of Tourism and Service20243006202414259Copyright © Долбин И.В., Кудрова Е.Г., Губанов Н.Н., Савин А.В., 20242024Долбин И.В., Кудрова Е.Г., Губанов Н.Н., Савин А.В.Dolbin I.V., Kudrova E.G., Gubanov N.N., Savin A.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/90

Предложена структурная модель теплового расширения полимерных нанокомпозитов, наполненных 2D-нанонаполнителем, использующая представления фрактального анализа. Показано, что линейный коэффициент теплового расширения этих наноматериалов линейно зависит от обратной величины наиболее общего показателя полимерных нанокомпозитов – их степени усиления. Это означает, что тепловое расширение полимерных нанокомпозитов определяется двумя параметрами – содержанием нано-наполнителя и структурой его агрегатов в полимерной матрице, характеризуемой их фрактальной размерностью, что делает эту модель предельно простой и ясной с физической точки зрения. Такой подход к моделированию позволяет количественное описание и прогнозирование коэффициента теплового расширения полимерных нанокомпозитов, что очень важно с практической точки зрения.

The structural model of heat expansion of polymer nanocomposites, filled with 2D-nanofiller, using the fractal analysis notions was proposed. It has been shown that linear coefficient of thermal expansion of these materials depends linearly on reciprocal of the most general characteristic of polymer nanocomposites, namely, their reinforcement degree. This means, that the heat expansion of polymer nanocomposites is defined by two parameters – nanofiller content and structure of its aggregates in polymer matrix, characterizing by their fractal dimension, that makes this model maximally simple and clear from the physical point of view. Such approach to simulation allows quantitative description and prediction of heat expansion coefficient of polymer nanocomposites, that is very important from the practical point of view.

нанокомпозит2D-нанонаполнительтепловое расширениеструктураагрегацияфрактальная размерностьnanocomposite2D-nanofillerheat expansionstructureaggregationfractal dimensionReferencesХоллидей Л., Робинсон Дж. Тепловое расширение полимерных композиционных материалов // Промышленные полимерные композиционные материалы / под ред. М. Ричардсона. М.: Химия, 1980. С. 241–283.Holliday L., Robinson J. Thermal Expansion of Polymer Composite Materials // Industrial Polymer Composite Materials / ed. M. Richardson. M.: Chemistry, 1980. Pp. 241–283.Paul D.R., Robeson L.M. Polymer nanotechnology: nanocomposites // Polymer. 2008. V. 49, N 9.Paul D.R., Robeson L.M. Polymer nanotechnology: nanocomposites // Polymer. 2008. V. 49, N 9.P. 3187–3204.P. 3187–3204.Козлов Г.В., Долбин И.В. Механизмы роста и структура кластеров 2D-нанонаполнителя в по- лимерных средах // ФТТ. 2019. Т. 61, № 1. С. 178–181.Kozlov, G.V., and Dolbin, I.V. Growth Mechanisms and Structure of 2D-Nano-Filler Clusters in Polymer Media. Fizika Tverdogo Tela, 2019, Vol. 61, No. 1, pp. 178–181.Козлов Г.В., Языев С.Б., Долбин И.В. Термостабильность нанокомпозитов поли- мер/органоглина: структурный анализ // ТВТ. 2021. Т. 59, № 2. С. 277–279.Kozlov G.V., Yazyev S.B., Dolbin I.V. Thermostability of Polymer/Organoglina Nanocomposites: Structural Analysis // TVT. 2021. Vol. 59, No. 2. Pp. 277–279.Козлов Г.В., Долбин И.В., Давыдова В.В. Зависимость трибологических характеристик нано- композитов полиэфиркетон/графен от фрактальной размерности наполнителя // Трение и износ. 2020. Т. 41, № 2. С. 235–240.Kozlov G.V., Dolbin I.V., Davydova V.V. Dependence of the Tribological Characteristics of Polyetherketone/Graphene Nanocomposites on the Fractal Dimension of the Filler // Friction and Wear. 2020. Vol. 41, No. 2. Pp. 235–240.Kim H., Macosko C.W. Processing-property relationships of polycarbonate/grapheme composites // Polymer. 2009. V. 50, N 22. P. 3797–3809.Kim H., Macosko C.W. Processing-property relationships of polycarbonate/grapheme composites // Polymer. 2009. V. 50, N 22. P. 3797–3809.Barker R.E. An approximate relation between elastic moduli and thermal expansivities // J. Appl. Phys. 1963. V. 34, N 1. P. 107–116.Barker R.E. An approximate relation between elastic moduli and thermal expansivities // J. Appl. Phys. 1963. V. 34, N 1. P. 107–116.Козлов Г.В., Ризванова П.Г., Долбин И.В., Магомедов Г.М. Определение модуля упругости на- нонаполнителя в матрице полимерных нанокомпозитов // Известия ВУЗов. Физика. 2019. Т. 62, № 1. С. 112–116.Kozlov G.V., Rizvanova P.G., Dolbin I.V., Magomedov G.M. Determination of the Elastic Modulus of a Nano-Filler in a Polymer Nanocomposite Matrix // Izvestiya VUZov. Physics. 2019. Vol. 62, No. 1. Pp. 112–116.Tokuyama M., Kawasaki K. Fractal dimensions for diffusion-limited aggregation // Phys. Lett. 1984.Tokuyama M., Kawasaki K. Fractal dimensions for diffusion-limited aggregation // Phys. Lett. 1984.V. 100, N 7. P. 337–340.V. 100, N 7. P. 337–340.Xu Y., Hong W., Bai H., Li Ch., Shi G. Strong and ductile poly(vinyl alcochol)/grapheme oxide composite films with layered structure // Carbon. 2009. V. 47, N 15. P. 3538–3543.Xu Y., Hong W., Bai H., Li Ch., Shi G. Strong and ductile poly(vinyl alcochol)/grapheme oxide composite films with layered structure // Carbon. 2009. V. 47, N 15. P. 3538–3543.Kozlov G.V., Dolbin I.V. Influence of carbon nanotube interactions on mechanical properties of high-modulus polymer nanocomposites // Fibre Chem. 2021. V. 53, N 4. P. 237–239.Kozlov G.V., Dolbin I.V. Influence of carbon nanotube interactions on mechanical properties of high-modulus polymer nanocomposites // Fibre Chem. 2021. V. 53, N 4. P. 237–239.Козлов Г.В., Долбин И.В. Условия получения высокомодульных нанокомпозитов поли- мер/углеродные нанотрубки // ЖТФ. 2021. Т. 91, № 3. С. 440–443.Kozlov G.V., Dolbin I.V. Conditions for Obtaining High-Modulus Polymer/Carbon Nanotube Nanocomposites // ZhTF. 2021. Vol. 91, No. 3. Pp. 440–443.

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