Экспериментальное и численное моделирование эластомерных композитов путем исследования нанослоев полиизопрена на углеродной поверхности | Механика | композиционных | материалов и конструкций
> Том 14 > №1 / 2008 / Страницы: 3-15

Экспериментальное и численное моделирование эластомерных композитов путем исследования нанослоев полиизопрена на углеродной поверхности

, , , ,

Аннотация:

Прямое экспериментальное исследование эластомерных композитов (резины) вблизи границы фаз полимер-наполнитель сопряжено с рядом технических трудностей. Предложена методика изготовления и экспериментального исследования механических свойств нанослоев синтетического полиизопрена на карбонизированной поверхности с помощью атомно-силового микроскопа. Углеродные поверхности получали путем ионно-лучевой обработки слоя полистирола на кремниевой пластине. Затем с помощью центрифугирования на них наносили слои синтетического полиизопрена различной толщины (от 5 до 45 нм). С помощью атомно-силовой микроскопии были получены зависимости отклонения консоли индентора при приближении и вдавливании зонда в полимерные слои. Установлено, что сила Ван-дер-Ваальса между зондом и полимерной поверхностью существенно увеличивается с уменьшением толщины слоя. Получено численное решение задачи о внедрении зонда атомно-силового микроскопа в полимерную пленку, прочно скрепленную с плоской недеформируемой подложкой. При этом считали, что материал пленки является чисто упругим и его механические свойства можно описать с помощью неогукового потенциала. Сопоставление экспериментальных и расчетных данных свидетельствует о существенном увеличении жесткости нанослоев вблизи карбонизированной поверхности. Это дает основание считать, что аналогичные процессы могут быть характерны и для эластомерных композитов, наполненных углеродными частицами (сажей).

Ключевые слова:

4