Нанокомпозиты – многокомпонентные материалы, в которых один из компонентов (наполнитель) по крайней мере в одном измерении имеет размеры не более 100 нм. Создание композитов с использованием углеродных наноматериалов – одно из приоритетных направлений деятельности компании Графен Плюс.
Современные жесткие требования к новейшим изделиям, в которых нуждаются высокотехнологичные отрасли, требуют повышенных эксплуатационных характеристик: времени безотказной работы, ресурса, надежного функционирования в широком диапазоне температур, прочности, износостойкости, высокой ударной вязкости, трещиностойкости и т.д.
Одним из вариантов достижения необходимых характеристик материалов является создание и применение нанокомпозитов. Благодаря своей структуре и уникальным характеристикам наполнителей нанокомпозиты имеют отличные физические и химические свойства. Такие новейшие материалы являются многоцелевыми и могут быть с успехом использованы в аэрокосмической, оборонной и автомобильной промышленности, в медицине (например, для протезирования суставов), электронике, при разработке новых сенсоров и т. п.
В связи с этим нанокомпозиты рассматриваются сейчас как новые чрезвычайно перспективные виды наноматериалов.
Нанокомпозиты на основе полимеров отличаются от обычных композитов меньшим весом, большей ударопрочностью и износостойкостью, высокой стойкостью к химическим воздействиям. Основным условием производства нанокомпозитов с заданными свойствами является полная совместимость основного материала и наночастиц. Кроме того, необходимо равномерное распределение наночастиц в объеме полимера.
Таким образом, производство нанокомпозитов является высокотехнологичным процессом и требует значительных научных исследований.
Свойства полимерного композита определяются тремя основными характеристиками: размерностью наноструктурного компонента, ограничениями, которые накладывает матрица композита в нанометровом диапазоне, и расположением наноструктурного компонента в матрице полимера. Конечные свойства полимерного композита зависят как от индивидуальных свойств органических и неорганических наночастиц-компонентов, так и от относительного расположения и взаимодействия между ними.
Применение графеновых наполнителей в композиционных полимерных материалах приводит к повышению их основных эксплуатационных характеристик по сравнению с аналогичными композитами на основе обычных наполнителей. Существенное улучшение различных свойств композита, а именно механических, электрических и тепловых свойств, может быть достигнуто путем введения относительно незначительного количества графеновых наноструктурных добавок. Полученные полимерные нанокомпозиты оказываются легче, чем обычные полимерные композиты, но при этом модуль упругости, прочность, вязкость и другие их объемные свойства улучшаются.
Специалистами Графен Плюс разработан инновационный метод создания нанокомпозитов на основе полимерных матриц с включением термически восстановленного модифицированного оксида графена, который позволяет существенно повышать их эксплуатационные характеристики. Комплексные исследования показали, что ударная вязкость нанокомпозита возрастает на 37%, статическая изгибная прочность – до 54%, что существенно для многих прикладных приложений.
Методом микроиндентирования обнаружено, что присутствие термически восстановленного оксида графена в нанокомпозитах сильно ограничивает подвижность молекулярных сегментов. В нанокомпозитах полиэфирная смола-стеклоткань-оксид графена с концентрацией 0,5 и 1 вес. % оксида графена рост микротвердости при комнатной температуре составил 64% и 97% соответственно по сравнению с исходными образцами. Также отмечается снижение до -15% усадки при полимеризации.
Таблица 1 Свойства композитов
Сотрудничество
Наша компания занимается разработками в сфере промышленного применения углеродных наноматериалов, создает новые продукты на основе графена и фуллерена и выполняет исследования и внедрение в технологические процессы промышленных предприятий под заказ. Заинтересованы?
Давайте сотрудничать