Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование оптических свойств композиционных полимерных материалов

Сведения об участнике
ФИО
Верховская Яна Ивановна
Вуз
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Новые материалы. Производственные технологии и процессы
Раздел области наук
Композитные материалы
Тема
Исследование оптических свойств композиционных полимерных материалов
Резюме
Проект представляет собой разработку методики исследования оптических свойств композиционных материалов на основе полимерных материалов органического происхождения методами люминесцентного анализа и ИК-спектроскопии
Ключевые слова
Оптические свойства, композиционные материалы, полимерные материалы, методы люминесцентного анализа, инфракрасная спектроскопия
Цели и задачи
Целью работы стало исследование оптических свойств неоднородных композиционных полимерных материалов органического происхождения с анизотропными физико-механическими характеристиками.
Основными задачами исследования являются:
— определение особенностей организации аморфных органических полимер-ных материалов;
— выявление фотометрических и рефрактометрических свойств неоднород-ных композиционных полимерных материалов;
— исследование оптических свойств неоднородных композиционных поли-мерных материалов;
— проведение сравнительного анализа полученных данных спектров люми-несценции по виду и интенсивности;
— разработать методику исследования оптических свойств композиционных полимерных материалов.
Конечной задачей исследования являлось определение таких свойств неоднород-ных композиционных полимерных материалов как светопропускание, светоотражение, прозрачность.
Введение

Анализ и выбор технологии применяемых материалов, конструкций, процесса и методов производства, оборудования для достижения высокого качества изделия ─ сложная техническая задача, требующая использование научно-технической базы,  современной вычислительной и оптической техники. 

Исследования оптических свойств полимерных материалов органического происхождения составляют ряд проблем связанные с неоднородностью физико-химической структуры.

Поэтому разработка  научно-методического руководства процессов изготовления, способов выполнения, размножения, хранения изделий состоящих из композиционных полимерных материалов органического происхождения актуальна и требует технических, алгоритмических и программных средств.

Методы и материалы

Подготовка образцов, оборудования, экспериментальная процедура исследования оптических свойств материалов заключается в разработке методики экспериментального исследования, а именно:

  1. Исследование морфологии строения, люминесцентное картирование и фотографирование микрообъектов методами электронной микроскопии;
  2. Исследование спектров, их структуры, возбуждения и кинетики быстропротекающих процессов и динамики люминесценции методом фотолюминесценции;
  3. Исследование коэффициентов поглощения, отражения методами инфракрасной спектроскопии (просвечивающей спектроскопии, а также зеркального и диффузного отражения).

Экспериментальные спектральные измерения выполнены с помощью спектрофотометра X-Rite GretagMacbeth Spectrophotometer ColorEye XTH, УВИ-спектрофотометра СФ-2000, оптического микроскопа Leica DFC 320 High Resolution Color Digital Camera, Спектрофлуориметр Fluorolog 3 (Horiba), конфокального микроскопа Olympus.

В качестве материалов выбраны образцы обработанного и необработанного, модифицировнного сукцинита применяемого в качесве связующего, декоративного и аутенчисного материала.

Описание и обсуждение результатов

При проведении исследования на образцах сукцинита, имеющие с одной стороны  механический срез, результаты показали, что интенсивность и характер свечения был не идентичен. Наблюдались отличия по цвету свечения и их интенсивности. На срезе образца наблюдалось характерное свечение желтого цвета и частично синего по краям, в то время как на обратной необработанной стороне интенсивное свечение – синего, зеленоватого, бледно желтого цвета  На срезе образца сукцинита наблюдался отчетливый окисный слой со свечением синего цвета, цвет которого наблюдается и на его необработанной стороне распространенного по поверхности с разной интенсивностью, в то время, как интенсивность желтого цвета уменьшилась до бледно-желтого, почти белого. Зеленоватый оттенок свечения, является характерным признаком смешения синего и желтого цветов, что позволяет сделать предположение о неравномерности образования окисного слоя, сильно зависящего от внешней среды и условий.

Результаты исследования показали, что 

  1. интенсивность, цвет люминесцентного свечения или его сочетание позволяют проводить дефектоскопию материалов и изделий из сукцинита, т.е. определить неоднородность структуры и строения, выявить внутренние и внешние дефектов на прозрачных образцах.
  2. зависимость градации цвета люминесцентного свечения от степени прозрачности сукцинита: от голубого– прозрачного до коричневого- непрозрачного.
  3. при применении разнородных композиционных  материалов в dupleх – системе  приводит к изменениям оптических свойств.
  4. за счет большого количества центров люминесценции в образцах наблюдается рост самопоглощения;
  5. нужны дальнейшие исследования
  6. получить эталонный образец, создать базу данных и автоматизировать процесс идентификации количественного и качественного состава  композиционных полимерных материалов на основе люминесцентного явления.
Используемые источники
1. Еремин Е. Н., Негров Д. А. Структурная модификация дисперсно-наполненного политетрафторэтилена ультразвуковым воздействием при синтезе композиционного материала // Физ. мезомех.. 2013. №5 С.95-101;
2. ГОСТ Р 53696-2009. Национальный стандарт Российской Федерации. Кон-троль неразрушающий. Методы оптические. Термины и определения" (утв. и введен в действие Приказом Ростехрегулирования от 15.12.2009 N 1100-ст);
3. Физический энциклопедический словарь/ Гл. ред. А.М. Прохоров – М.: Сов. Энциклопедия, 1983.-928 с., ил., 2 л.цв.ил.
4. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ.ред. В.В. Клюева – М.: Машиностроение,2004.- 736 с.: ил;
5. Ландсберг Г. С. Оптика- 6-е изд., стереотип [текст]/ Г. С. Ландсберг — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003. — 647 с.
6. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева – М.: Машиностроение, 2004.- 736 с.: ил.
Information about the project
Surname Name
Yana Verkhovskaya
Project title
Study of the optical properties of composite polymer materials
Summary of the project
The project is a development of a methodology for the analysis of optical properties of composite materials based on polymeric materials of organic origin by means of the fluorescence analysis, and IR spectroscopy
Keywords
Optical properties, composite materials, polymeric materials, methods of fluorescent analysis, infrared spectroscopy