В сборнике рассматриваются основные вопросы, с вязанные с созданием композиционных полимерных материалов: структура и релаксационные свойства граничных слоев, прочность адгезионного соединения, взаимозависимость поверхностных и адгезионных свойств полимерных материалов, а также их связь с физико-механическими характеристиками композиций. Рассчитан на специалистов, работающих над созданием высокоэффективных полимерных композиций.

Рассмотрены методы оценки адгезионной прочности, изучена морфология поверхности, проведен послойный элементный анализ в приповерхностном объеме никелида титана с покрытиями из молибдена и тантала различной толщины. Показано, что механическая и адгезионная прочность покрытий зависит от его толщины, а также от химического состава пленки и подложки.

Изучены поверхностно-активные и адгезионные свойства продуктов, образующихся при озонировании высокомолекулярных соединений нефти с последующим гидролитическим расщеплением озонидов. Установлена возможность получения указанным способом из тяжелого нефтяного сырья реагентов-деэмульгаторов, по эффективности не уступающих синтетическим поверхностно-активным веществам, использующимся при обезвоживании нефти на промыслах. Разработан новый способ промысловой деэмульсации, основанный на озонировании небольшой части добытой нефти и применении полученного продукта в качестве деэмульгатора. Описаны принципиальная технологическая схема и результаты испытаний непрерывно действующей проточной опытной установки для озонолиза нефти и деэмульсации. Показано, что благодаря высокой адгезионной способности по отношению к минеральным частицам водорастворимые продукты озонолиза высокомолекулярных соединений нефти могут служить высокоэффективными структураторами почв, способными одновременно стимулировать жизнедеятельность почвенных микроорганизмов, а также органическими связующими для приготовления формовочных и стержневых смесей в литейном производстве, обеспечивающими получение прочных форм и стержней, высокое качество отливок из цветных и черных металлов, возможность регенерации после литья и повторного использования формовочной земли и непрогоревшей части органического связующего.

В рамках метода редукции размерности рассмотрена нормальная контактная задача с учетом экспоненциально спадающего потенциала адгезионных сил. Возможности развитой модели проиллюстрированы на примере решения контактной задачи с адгезией между цилиндрическим индентором и упругим полупространством. В целом построенная модель является общей и может быть применена для адгезионных потенциалов произвольного вида и различной геометрии инденторов.

Рассмотрены методы оценки адгезионной прочности, изучена морфология поверхности, проведен послойный элементный анализ в приповерхностном объеме никелида титана с покрытиями из Мо и Та различной толщины. Показано, что механическая и адгезионная прочность покрытий зависит от химического состава пленки и подложки, а также толщины покрытия.

Adhesive contact with exponential adhesive interaction is simulated with the use of the method of dimensionality reduction. The developed procedure is illustrated with an example of adhesion of a cylindrical punch and an elastic half space. However, it is general and can be used for any form of interaction potential and any form of indenter.

A multilevel approach is used to numerically investigate physical and mechanical properties of titanium-based bcc alloys and their behavior under conditions identical to selective laser sintering. Elastic properties of beta-Ti-Nb alloy are calculated within the first principles approach. An algorithm is proposed and tested to optimize the calculations and reduce their number by more than 5 times. A molecular dynamics method is employed to study structural changes of titanium and niobium powder particles during sintering and to calculate adhesion characteristics of nanoparticles of the produced alloy depending on the external action. The simulation results are in good agreement with the known experimental data and can be used as input data both for numerical models of a higher spatial scale and for the optimization of production parameters of titanium alloys by additive technologies.В работе с использованием многоуровневого подхода проведено численное исследование физико-механических свойств ОЦК-сплавов на основе титана и изучено их поведение в условиях идентичных селективному лазерному спеканию. В рамках первопринципного подхода вычислены упругие свойства бета-сплава Ti-Nb. Предложен и апробирован алгоритм оптимизации расчетов, позволивший сократить объем вычислений более чем в 5 раз. С использованием метода молекулярной динамики исследовано изменение структуры частиц порошка титана и ниобия в процессе плавления и рассчитаны адгезионные характеристики наночастиц образовавшегося сплава в зависимости от условий внешнего воздействия. Результаты моделирования хорошо коррелируют с известными экспериментальными данными и могут быть использованы в качестве входных данных для численных моделей большего пространственного масштаба, а также для оптимизации параметров процесса получения титановых сплавов с использованием аддитивных технологий.

Молекулярная структура во многом определяет свойства вещества и пути его практических применений. Параметры структуры полимерных молекул, содержащих десятки и сотни тысяч различных атомов, естественным образом образуют ряд последовательных уровней, характеризующих их строение. При переходе от одного уровня к последующему уменьшается степень детализации структуры, но при этом появляется возможность описать строение все более сложных молекулярных фрагментов, молекул в целом и надмолекулярных структур. В учебном пособии рассмотрен ряд актуальных примеров, относящихся к различным областям человеческой деятельности, в том числе: промышленное производство природного каучука и его аналогов на основе управления ходом синтеза на молекулярном уровне; молекулярные принципы трансгенной биотехнологии; использование полимерных молекул для создания средств хранения и обработки информации; молекулярные средства диагностики заболеваний и направленной доставки необходимых лекарственных препаратов в нужную точку организма. Книга предназначена для студентов, аспирантов и научных работников, а также для широкого круга читателей, интересующихся этими проблемами.

Исследована коррозионная стойкость композиционных оксид-фторопластовых покрытий в условиях химической коррозии во фторсодержащих средах. Показано, что фторопластовые покрытия, нанесенные на керамический подслой, обладают высокой адгезионной прочностью химико-термического взаимодействия. Установлено, что полученные фторопластовые покрытия обладают высокой коррозионной стойкостью во фторсодержащих средах.

Рассмотрена принципиальная возможность использования метода микродугового оксидирования для получения кальций-фосфатных покрытий на поверхности циркониевого сплава. Выполнено сравнение технологических параметров режимов формирования покрытий. Приведены результаты исследования морфологии полученных покрытий, их механических свойств (адгезионная прочность покрытия к подложке, шероховатость) и элементного состава.

В результате исследований выявлен ряд закономерностей, связанных с толщиной покрытия и формированием промежуточных слоев, содержащих атомы примесных элементов - С и О; влияние сорта имплантируемых ионов на топографию поверхности, на механизмы разрушения и критические значения параметров адгезионной прочности системы "покрытие/подложка".

Полимерные композиты с поршневым эффектом действия предназначены для использования в трубопроводном транспорте, как в нефтепроводах, продуктопроводах, так и в водопроводах. Они используются для различных операций: очистки, обработки внутренней поверхности стенок трубопроводов, испытаний трубопроводов под давлением и т.д. Как поведут себя полимерные композиты (ПК) при отрицательных температурах, возможно ли их хранение при этих температурах и дальнейшее использование после размораживания? Влияние температуры и времени структурирования на полимерные композиции оценивали по изменению динамической вязкости, модуля упругости и адгезионной прочности, т.е. параметров, которые необходимы для движения по трубе полимерных композитов. Выбор реологических методов исследования сделан на основании достаточно высокой чувствительности к изменению структуры полимеров и ПК от времени структурообразования и температуры. Дополнительно в состав ПК был введен наполнитель в виде кварцевого песка. Исследования проводились при температурах + 20 -0 - -20 0 С, показано, что структурообразование ПК протекает с увеличением динамической вязкости всех образцов с течением времени, причем у наполненных и замороженных образцов она выше, чем у не наполненных и не замороженных. Рассмотрено влияние температуры на светопропускание исследуемых полимерных композиций. С понижением температуры происходит уменьшение прозрачности, а, следовательно, и коэффициента пропускания в видимой области спектра образцов, полученных после замораживания и последующего размораживания.

Методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии исследованы закономерности разрушения покрытий SiAIN на подложках Cu при одноосном растяжении. Показано, что скалывание покрытий происходит в зонах локальной кривизны границы раздела «SiAIN - Cu», образующихся в результате скольжения дислокаций в подложке. Предварительная ионная бомбардировка подложки позволяет подавить выход дислокаций на границу раздела «покрытие - подложка», а также повысить адгезионную прочность покрытий и предотвратить их краевое отслоение. В то же время возникающая в результате ионной бомбардировки волнистая граница раздела «покрытие - подложка» приводит к появлению нормальных к ней напряжений, которые обусловливают коробление и скалывание покрытий в областях положительной локальной кривизны границы раздела.

Приведен обширный материал по склеиванию металлов и пластмасс, созданию комбинированных клееевых соединений пластмасс с металлами. Описаны способы склеивания, основное оборудование для нанесения клеев, методы подготовки поверхности склеиваемых материалов. Отдельная глава посвящена методам испытания клеев и клеевых соединений. Предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся созданием и применением клеев в различных отраслях промышленности - химической, авиационной, машиностроении, строительстве, на транспорте, в судостроении и др.