Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка новых углеродо- и металло-наполненных нанокомпозиционных материалов на основе полиолефинов с регулируемыми электро- и теплофизическими свойствами и пониженной горючестью

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0406
Организация
ИХФ РАН

Информация отсутствует

Соисполнители

Организация
РТУ МИРЭА

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Новокшонова Людмила Александровна

Этапы проекта

1
30.09.2009 - 15.12.2009
1. Цель и задачи этапа работ:
В задачи 1-ого этапа проекта входили выбор направлений исследований и характеризация физико-химических свойств углеродных и металлических нанонаполнителей.
2. Работы, выполненные на отчетном этапе:
Согласно календарному плану на первом этапе проекта были выполнены следующие работы:
• Проведен анализ патентной и научной литературы по теме проекта;
• Осуществлен выбор направления решения поставленных в проекте задач;
• Исследованы структурные и физико-химические характеристики углеродных и металлических нанонаполнителей (углеродных нанотрубок, нанопластин терморасширенного графита, нанопорошков алюминия).
3. Результаты
В ходе выполнения 1-ого этапа работ были получены следующие основные результаты.
Был проведен анализ патентной и научной литературы по теме проекта. Показано, что работа авторского коллектива находится в русле мировых тенденций развития нанотехнологий синтеза новых полимерных нанокомпозиционных материалов. Выбранное направление исследований, нацеленное на создание нанокомпозиционных материалов с новыми комплексами функциональных и эксплуатационных свойств на основе полиолефинов и нанодисперсных наполнителей (углеродных нанотрубок, графенов, металлических порошков), разработку эффективных методов их получения (смесевых и полимеризационных) является актуальным. Выбранные подходы для решения поставленных задач являются обоснованными и в ряде случаев оригинальными.
Получены образцы нанопорошков алюминия с барьерным покрытием из оксида алюминия контролируемой толщины и нитрида алюминия, которые на следующих этапах проекта будут применены для получения высоконаполненных нанокомпозиционных материалов с комплексом диэлектрических, теплопроводящих и пластических свойств на основе матрицы из СВМПЭ с применением полимеризационной технологии их получения. Исследованы структура, химический состав, поверхность и электрофизические характеристики поверхностно модифицированных нанопорошков алюминия в зависимости от условий получения.
Получены образцы функционализированного окисленного графита и терморасширенного графита. Эти исследования будут продолжены с целью получения окисленного графита, органо-диспергируемого и/или оптимизированного для нанесения компонентов каталитических систем, что важно для разработки эффективной технологии получения полимерных нанокомпозитов на основе нанорасширенного графита..
Исследованы структура, геометрические параметры и химический состав поверхности нанодисперсных углеродных наполнителей (нанопластин графита, углеродных нанотрубок). Проанализированы форма частиц и их распределение по размерам методами оптической и электронной микроскопии и с использованием лазерного анализатора. Эта информация необходима как на стадии разработки процессов получения нанокомпозиционных материалов с применением нанонаполнителей выбранных типов, так и для анализа достигаемых функциональных и механических характеристик получаемых композитов.
Исследованы электрофизические характеристики углеродных нанонаполнителей, что необходимо для выбора наиболее оптимальных образцов наполнителей для получения электропроводящих полимерных нанокомпозиционных материалов. Определены истинные плотности нанонаполнителей, которые будут применены для получения полиолефиновых композитов.
Таким образом, задачи первого этапа проекта выполнены полностью. Работа выполнялась при активном участии студентов и аспирантов.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.06.2010
Разработан метод получения теплопроводящих диэлектриков с пластическими свойствами - новых композиционных материалов на основе СВМПЭ и нанодисперсного алюминия с оксидным и нитридным модифицирующим покрытием с наноразмерным уровнем дисперсности путем полимеризации in situ; получены лабораторные образцы.
Разработан метод получения смешением в расплаве нанокомпозиционных материалов на основе ПП и углеродных нанотрубок, сочетающих электрофизические свойства и повышенную жесткость, путем варьирования структурных характеристик и поверхностной модификации наночастиц; получены лабораторные образцы
Исследована структурная организация нанокомпозитов с нанотрубками и с нанодисперсным алюминием в зависимости от условий их получения, размера, содержания и химии поверхности частиц нанонаполнителей.
Исследован комплекс электропроводящих свойств, теплопроводности и механических характеристик полученных углеродо- и металлонаполненных нанокомпозитов.
Определены коэффициенты отражения, прохождения и поглощения электромагнитных волн СВЧ диапазона для углеродонаполненных материалов.
На основании проведенного анализа литературы и полученных экспериментальных результатов составлен промежуточный научный отчет.
Развернуть
3
01.07.2010 - 15.12.2010
3.1 Разработка
эффективных методов
функционолизации поверхности нанопластин
эксфолиированного
графита; получение
лабораторных образцов.
3 .2.Разработка метода
получения новых
нанокомпозиционных
материалов на основе
полиолефинов (ПЭ,
СВМПЭ, ПП)
нанопластин
эксфолиированного
графита, сочетающих
электропроводящие
свойства, повышенные
жесткость и барьерные
параметры, путем
полимеризации in situ; получение лабораторных
образцов.
3.3 Разработка метода
получения смещением
в расплаве новых
нанокомпозиционных
материалов на основе
полиолефинов и
нанопластин
эксфолиированного
графита, сочетающих
электрофизические
свойства, повышенные
жесткость и барьерные
параметры, путем
варьирования структурных
характеристик
поверхностной
модификации нанопластин
и типа смесевого
оборудования; получение лабораторных образцов.
З.4 Исследование
структурной организации полиолефиновых
нанокомпозитов с
нанопластинами графита в зависимости от метода и условий их получения,
формы, размера,
содержания и химии
поверхности частиц
нанонаполнителей.
З.5Исследование
комплексов свойств
полученных
нанокомпозитов на основе ПЭ, ПП и нанопластин
графита
электропроводности, теплопроводимости,
электродинамических и
механических
характеристик в
зависимости от метода и
условий их получения,
формы, размера,
содержания и химии поверхности частиц.
3.6 Разработка
синтетического метода
получения гибридных
полимерных матриц на основе изотактического
полипропилена и
полиэтилена высокой
плотности,
модифицированных добавками сополимеров этилена с пропиленом и этилена с высшими
олефинами.
З.7.Исследование структуры
углеродо- и
металлонаполненных нанокомпозитов методами
ОМ и ТЭМ в зависимости
от природы и содержания
наполнителя.
3.8 Элементный анализ
исходных и каталитически
активированных
наполнителей.
З.9 Исследование
реологических
характеристик полученных
нанокомпозиционных
материалов в зависимости
от природы и содержания
нанонаполнителя: времени
термостабильности и
текучести расплава (ПТР)
полимерных композитов;
снятие кривых течения
материалов при различных
температурах и нагрузках.
3.10.Получение образцов
нанокомпозитов на основе
ПП, ПЭ и нанопластин
эксфолиированного графита
и исследование их
барьерных свойств —
газопроницаемости,
влагостойкости —в зависимости от способа
получения материалов,
содержания и структурных
характеристик наполнителя,
структурной организации
нанокомпозита и
морфологии матрицы.
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.06.2011
4.1.Наработка
лабораторных образцов нанокомпозиционных
материалов для
исследования их
теплостойкости и
термостабильности.
4.2.Исследование влияния природы, формы, размера,
содержания и химии
поверхности частиц
нанонаполнителей
(углеродных и
алюминиевых) на
стойкость к тепловому воздействию,
релаксационные переходы, температуры плавления и кристаллизации
нанокомпозиционных материалов.
4.3.Исследование влияния природы. структурных характеристик, содержания и химии поверхности частиц нанонаполнителей на стойкость к термо- и термоокислительной
деструкции
нанокомпозитов на основе
полиэтилена и
полипропилена.
4.4.Получение
лабораторных образцов
полиолефиновых гибридных матриц для исследования их физико-механических и
реологических свойств.
4.5 Иеследование
наномолекулярной
структуры гибридных
полимерных матриц на основе изотактического
полипропилена и
полиэтилена высокой
плотности,
модифицированных эластомерными добавками
  4.6.Исследование комплекса
деформационно-прочностных
свойств, ударной прочности при низких температурах и реологических свойств гибридных
полиолефиновых матриц
4.7 Исследование структуры углеродо— и металлонаполненных нанокомпозитов методами СЭМ и ТЭМ в зависимости от способа их получения. 4.8Изучение комплекса
технологических и
эксплуатационных
характеристик
композиционных
материалов — истинной плотности, теплостойкости по Вика коэффициента теплового расширения — в зависимости от их состава.
Развернуть
5
01.07.2011 - 15.10.2011
5.2.Анализ и обобщение
результатов проведенных
исследований.
5.3.Получение и
исследование
лабораторных образцов
разработанных
нанокомпозиционных
материалов на основе
полиолефинов с
оптимальным комплексом
эксплуатационных
характеристик.
5.4.Разработка программы
внедрения результатов
НИР в образовательный
процесс.
5.5.Сосгавление и
оформление итогового
отчета.
5.1 Получение углеродо- и
металлонаполненных
нанокомпозитов на основе
ПП, ПЭ для исследования
их огнестойкости в
зависимости от природы,
структурных характеристик и
содержания
нанонаполнителя, способа
получения материалов,
однородности
распределения частиц
нанонаполнителя.)
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Разработка новых нанокомпозиционных термоэластопластов с регулируемыми физико-механическими и эксплуатационными характеристиками для изделий автомобильной промышленности.
Продолжительность работ
2008, 2 мес.
Бюджетные средства
2,5 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание объемных углеродных материалов на основе фуллеренов и нанотрубок с экстремально-высокими механическими свойствами. Создание материалов с наноструктурой в системе металл-углерод, обладающих свойствами, превышающими свойства существующих аналогов. Исследование процесса массовой спонтанной кристаллизации сверхтвердых материалов в аппаратах высокого давления с большим реакционным объемом для разработки технологии синтеза высокопрочных совершенных монокристаллов алмаза. на установке: "Автоматизированная ростовая установка высокого давления для получения высокочистых и допированных кристаллов алмаза и углеродных наноструктур на основе С60 (Автоматизированная ростовая установка) (рег. № 4-72)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,8 млн
Количество заявок
1
Тема
Создание биосовместимых и биоразлагаемых композиционных материалов с регулируемыми физико-химическими свойствами.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 20 мес.
Бюджетные средства
18 млн
Количество заявок
20
Тема
Исследование упругопластических и теплофизических свойств конструкционных и энергетических материалов и свойств неидеальной плазмы при динамическом нагружении до 500 ГПА на установке: "Экспериментальный взрывной стенд для исследования теплофизических свойств вещества при высоких концентрациях энергии (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ВЗРЫВНОЙ СТЕНД) (рег. № 01-46)"
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
2,6 млн
Количество заявок
1
Тема
Разработка радиационных технологий получения и организация опытного производства нового поколения нанокомпозиционных полимерных материалов с углеродным наполнителем с уникальным сочетанием физико-химических свойств.
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
120 млн
Количество заявок
2