Конструкционные материалы Изотропные материалы Материалы 1 -го поколения

Конструкционные материалы Изотропные материалы. Материалы 1 -го поколения ВПКМ. Материалы 2 -го поколения Интеллектуальные материалы. Материалы 1 -го поколения

Интеллектуальные материалы ИМ 1 -го поколения ИМ 2 -го поколения

1– углепластиковые арочные элементы; 2– датчики контроля напряженно-деформированного состояния на базе информкомпозитов; 3– бетон; 4– профнастил; 5– песчано-гравийная смесь; 6– дорожное покрытие. Конструкция обеспечивает: - мониторинг напряженно-деформированного состояния конструкций, мостов, зданий и инженерных систем; - контроль технического состояния дорожного покрытия; - определение интенсивности и анализ транспортного потока; - точность определения деформаций до 10 -4% на локальном участке длиной 3– 5 мм; - точность определения температуры 1°С.

СУ-35

Boeing X-53 Active Aeroelastic Wing— экспериментально-исследовательская программа ВМС США, НАСА, Исследовательской лаборатории ВВС США

Интеллектуальными (или «умными» ) называются материалы, которые могут контролируемым образом изменять свои свойства в ответ на изменения окружающей среды. Основной особенностью интеллектуальных материалов является их способность преобразовывать один вид энергии в другой.

Новые интеллектуальные материалы Рашми Бхавсар, Нитин И. Вайдья, Парта Гангули, Алан Хамфрис, Агат Робиссон, Хуэйлинь Ту, Нэйтан Уикс, Гарет Х. Мак-Кинли, Фредерик Поше; Нефтегазовое обозрение; 2007 г http: //www. slb. com/~/media/Files/resources/oilfield_review/russia 08/spr 08/03_novelmaterials. pdf

Термоусадочная муфта Crio. Fit и принцип ее применения: муфта подвергается механической обработке при температуре окружающей среды таким образом, чтобы ее внутренний диаметр был немного меньше внешнего диаметра соединяемых труб (А). Затем муфту охлаждают в жидком азоте и растягивают так, чтобы внутренний диаметр стал чуть больше, чем наружный диаметр труб (Б). Растянутая муфта насаживается на концы труб (В) и после окончательной установки нагревается до температуры окружающей среды. В процессе нагрева она сжимается до первоначального диаметра, обеспечивая плотное соединение (Г)

Пьезоэлектрические материалы Кварц Si. O 2 , сегнетова соль (калий-натрий виннокислый четырехводный) Топаз Al 2[Si. O 4](F, OH)2 Выращиваемые искусственно: дигидрофосфат аммония ортофосфат галлия Турмалин Na(Li, Al)3 Al 6[(OH)4(BO 3)3 Si 6 O 18]

Обработка поливинилиденфторида (PVDF) для придания ему пьезоэлектрических свойств В отлитой из расплава пленке полимера кристаллы размером от десятков до сотен нанометров хаотически распределены между аморфными областями Вращение и поляризация по толщине полимерной пленки под воздействием электрического поля придает пленке пьезоэлектрические свойства Растяжение полимерной пленки приводит к выпрямлению полимерных цепей областях в плоскости пленки

Материалы 7 -й Всероссийской научной конференции «Технологии и материалы для экстремальных условий» (создание и применение «умных» материалов) 16 сентября (воскресение) 17 сентября (понедельник) Секция 1. Современное состояние развития науки и техники в области создания и применения «умных» материалов (УМ) 15: 00 НОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ПЕРЕХОДНЫХ МЕАЛЛОВ И ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, чл. -корр. РАН Н. В. Мушников 15: 30 ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТКИ И ПРИМЕНЕНИЯ «УМНЫХ» ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, д. т. н. А. В. Саморядов, Т. В. Дуброва, д. х. н. Г. И. Сгейкин 16: 30 ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОТЕХНОЛОГИЙ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МАТРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ, чл. -корр. Е. В. Пименов, к. б. н. А. Г. Ивонин, д. м. н. В. А. Оборин 17: 00 «УМНЫЕ» ПОЛИМЕРЫ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ, д. х. н. В. Р. Дуфлот, Е. А. Дубова, Н. М. Больбит, Е. И. Лобанова 10: 00 «УМНЫЕ» РАДИОФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ ДЛЯ ЯДЕРНОЙ МЕДИЦИНЫ, Л. Д. Артамонова, Т. У. Магомедова, В. Г. Скворцов, . ф. -м. н. В. А. Степанов, Г. М. Хомушку, А. Ф. Цыб, . фарм. н. Н. Б. Эпштейн 10: 30 ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ «УМНЫХ» КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ, д. ф. -м. н. В. А. Степанов 11: 00 ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ «УМНЫХ» МАТЕРИАЛОВ РАДИАЦИОННОЙ ФОТОНИКИ ДЛЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ, к. т. н. В. В. Сахаров, к. т. н. П. Б. Басков, к. воен. н. В. А. Ребриков, И. В. Мосягина, О. В. Ивкина, Н. Н. Фролов 11: 30 ЭНЕРГОХРОМНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ И СИСТЕМЫ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ «УМНЫХ» ОПТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, к. ф. -м. н. В. А. Барачевский

18 сентября (вторник) 10: 00 СПЕКТРАЛЬНО-УПРАВЛЯЕМЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ГИБРИДНЫХ НАНОСТРУКТУР, к. т. н. Г. Е. Адамов, д. т. н. Е. П. Гребенников, В. Р. Курбангалеев, к. х. н. К. С. Левченко, П. Б. Малышев, Н. О. Порошин 10: 30 ПОЛИМЕРНЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ УПАКОВКИ, Д. В. Бабонина, д. х. н. А. П. Кондратов 11: 00 ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА ЛЮМИНИСЦИРУЮЩИХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, д. т. н. В. В. Сафонов, Б. А. Измайлов, В. А. Васнев, М. Н. Борисова 11: 30 САМОНАСТРАИВАЮЩИЕСЯ ТВЕРДОФАЗНЫЕ ИОННЫЕ СИСТЕМЫ, д. х. н. А. М. Михайлова, д. х. н. Г. И. Сигейкин, д. х. н. В. В. Ефанова 15: 00 ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ «УМНЫХ» НАНОКОМПОНЕНТОВЭНЕРГОЁМКИХ КОМПОЗИТОВ И ОЦЕНКИ ИХ КАЧЕСТВА, д. т. н. Г. Я. Павловец, д. т. н. Т. В. Бурдикова, И. П. Романова 15: 30 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ШУМОВОЙ ДИАГНОСТИКИ: ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ СТОХАСТИЧЕСКАЯ ДИФФУЗИЯ, д. х. н. Б. М. Графов 16: 00 ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕРИАЛОВ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ГИБРИДНЫХ СИСТЕМ МЕТОДАМИ РАДИАЦИОННОЙ ФОТОНИКИ, д. ф. -м. н. О. А. Плаксин, д. ф. -м. н. В. А. Степанов, к. х. н. Г. В. Попова, д. т. н. С. К. Гордеев 16: 30 ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПОРОШКОВСЛОИСТЫХ ФАЗ ТИПА ТИТАНАТОВ ВИСМУТА, д. т. н. А. А. Нестеров, к. т. н. А. А. Панич, д. т. н. А. Е. Панич

19 сентября (среда) 20 сентября (четверг) Секция 2. Средства получения отклика УМ на внешнее воздействие 10: 00 СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ 10: 00 МАТЕРИАЛОВ С ПОВЫШЕННОЙ ТОЧКОЙ КЮРИ НА ОСНОВЕ ФАЗ СИСТЕМЫ ЦТС, д. т. н. А. А. Е. П. Новожилов, д. х. н. В. В. Ефанова, Т. В. Двуброва 10: 30 НАНОРАЗМЕРНАЯ ХИМИКО-СТРУКТУРНАЯ Нестеров, д. т. н. НА. Е. Панич, к. т. н. А. А. Панич 10: 30 СПЕКТР СОБСТВЕННОГО ТЕПЛОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, КАКИСТОЧНИК ИНФОРМАЦИИ О ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССАХ НА ПОВЕРХНОСТИ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ, к. т. н. В. Н. Бодров, д. т. н. Н. В. Прудников, В. А. Грудинин 11: 00 МОЛЕКУЛЯРНЫЙ ДИЗАЙН КАК ИНСТРУМЕНТ НАПРАВЛЕННОГО СИНТЕЗА ФОТОАКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, С. А. Мелкозеров, к. ф. -. м. н. В. А. Барачевский, д. х. н. И. Г. Первова, к. х. н. И. Н. Липунов 11: 30 ЭЛЕКТРОАКТИВНЫЕ ОРГАНИЧЕСКИЕ МЕТАЛЛЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИАЦЕТИЛЕНА, д. х. н. А. М. Михайлова, А. Г. Яшин, Е. Д. Михайлов СУПЕРИОННЫЕ ПРОВОДНИКИ ПО ЩЕЛОЧНОМУ МЕТАЛЛУ НА ОСНОВЕ ПОЛИАКРИАТОВ, к. х. н. Н. Н. Ковынева, К. С. Зубцова, МОДИФИКАЦИЯ ТРИБОСОПРЯГАЕМЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ, к. т. н. В. В. Сахаров, Н. Н. Фролов, к. т. н. П. Б. Басков, к. воен. н. В. А. Ребриков, СЛ. Кочубеева, И. В. Мосягина, В. А. Пережилин, М. С. Суханов, М. А. Шарипова. С 11: 00 ВЛИЯНИЕ СПОСОБОВ ОБРАБОТКИ НА АДАПТИРУЕМОСТЬ ТИТАНОВЫХ МАТЕРИАЛОВ В БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДАХ, д. х. н. Е. В. Стенина, к. х. н. Л. Н. Свиридова, к. х. н. В. Ф. Стенин 11: 30 МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЗЕРНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПСЕВДООЖИЖЕННЫХ СЛОЕВ, д. т. н. В. Ю. Мелешко, В. О. Грек

20 сентября (четверг) Секция 3. Энергообеспечение функционирования УМ в экстремальных условиях 15: 00 ПОЛИМЕРНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИХ ГЕНЕРАТОРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА, РАБОТАЮЩИХ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ, д. х. н. А. В. Ванников, А. Р. Тамеев, Ю. Г. Горбунова, А. Ю. Чернядьев, ак. А. Ю. Цивадзе 15: 30 УПРАВЛЯЕМЫЙ ГИБРИДНЫЙ ИСТОЧНИК ТОКА ДЛИТЕЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЭНЕРГИИ С МДМ-СТРУКТУРАМИ И СУПЕРКОНДЕНСАТОРА, д. х. н. А. М. Михайлова, д. т. н. Н. В. Прудников, д. х. н. Г. И. Сигейкин, к. ф. -м. н. В. А. Чернов, Е. А. Леонова 16: 00 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЭНЕРГИИ И ИНФОРМАЦИИ, д. х. н. А. М. Михайлова, к. х. н. Е. В. Колоколова, д. х. н. Г. И. Сигейкин, Д. О. Михайлов 16: 30 НОВЫЕКАТОДНЫЕ МАТЕРИАЛЫ НА ОСНОВЕ ХАЛЬКОГЕНИДОВ ЭЛЕМЕНТОВ V ГРУППЫ И НАНОГРАФИТА, к. х. н. Н. Н. Ковынева, д. х. н. А. М. Михайлова, А. Г. Ткачев

«Кроссовки будущего»

Часть 22 Часть САМОВОСТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ САМОВОССТАНАВЛИВАЮЩИЕСЯ МАТЕРИАЛЫ

SBD-6 "Dauntless" SBD-2 "Dauntless" Миг-3 (И-200) Истребитель фирмы Локхид Р-38 «Лайтнинг»

1 — самозаклеивающийся слой; 2 — протектор; 3 — воздухонепроницаемый слой; 4 — уплотнительное кольцо; 5 — вентиль; 6 — заклепка

Самовосстанавливающиеся материалы – разновидность интеллектуальных материалов, имеющих способность восстанавливать повреждения, вызванные механическими воздействиями в течение срока службы. Общий принцип самовосстановления материалов. a) Механическое воздействие вызывает трещину; b) Увеличенное изображение трещины; с) Появление “подвижной фазы”; d) Закрытие трещины “подвижной фазой”; e) Иммобилизация (создание неподвижности поврежденной области) после восстановления.

Самовосстанавливающиеся материалы могут быть разделены на два различных класса (в зависимости от применяемого механизма инициирования и природы процессов самовосстановления): 1) автономные; 2) неавтономные. Для неавтономных самовосстанавливающихся материалов требуются внешнее инициирование, например, высокая температура свет, механическое воздействие и т. д. . В случае же автономного самовосстановления материалы не требуют никакого дополнительного внешнего импульса, само повреждение и является импульсом к восстановлению. Также может производиться классификация по конкретным особенностям инициирования процессов самовосстановления. К примеру: капсульные, трубчатые и восстанавливающиеся за счет особого химического строения (не предусматривающие наличия какихлибо отдельных восстанавливающих составов)

Процесс инициирования для капсульных полимеров Достоинством этого метода является сравнительная простота реализации, а главным недостатком - возможность лишь однократной «регенерации» .

Заживляющие компоненты трубчатых полимеров содержатся в капиллярах, которые могут сообщаться друг с другом в одном, двух или трех измерениях. Как только один из капилляров повреждается, вся их сеть может быть заполнена внешним источником или содержимым соседних каналов. Материалы, восстановление которых обусловлено их химическим строением, не требуют дополнительных заживляющих компонентов. В структуре такого полимера уже заложена способность к самовосстановлению, запускаемая при возникновении повреждения или каким-либо внешним воздействием (сжатие, нагрев и пр. ).

Самовосстанавливающийся материал с микрокапсулами (спутнике Con. Sat-2 )

Трубчатый самовосстанавливающийся материал

Заращивание крупных отверстий

После образования отверстия в полимером материале смола вытекать наружу и вступает в химическую реакцию с кислородом. В результате менее, чем за секунду образуется прочная заглушка

Материал, восстанавливающийся после нагрева в присутствии воды

Самопроизвольное объединение двух полимерных фрагментов за счет инициируемого ультрафиолетовым облучением сшивания полимерных нитей, может протекать как в растворе, так и при повреждении «куска» нового материала. (Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed, 2011, DOI: 10. 1002/anie. 201003888).

Уход из координационной сферы прекатализатора одного из полимерных лигандов приводит к активации катализатора и инициированию реакции полимеризации. (Рисунок из Nature Chemistry, 2009. DOI: 10. 1038/NCHEM. 167)

Происходящая в ходе реакции перегруппировка бромидных групп в ионные имидазол бромиды приводит к образованию обратимых ионных ассоциатов, отвечающих за физическую способность материала сшиваться.

Промышленное оборудование ВЧнагрева обладает возможностью избирательного нагрева в полимерных материалах. В местах раздела сред и концентраторах напряжения, которыми и являются образовавшиеся в процессе эксплуатации трещины, будет повышенное воздействие высокочастотной энергии, сопровождаемое микроразрядами и нагревом. Целью исследования была разработка алгоритма процессасамовосстановления механических свойств изделий из полимерных материалов. Принципиальная и эквивалентная схема полимера с газовым или иным включением в электрическом поле

Экспериментальные исследования с применением разработанной в данной статье методики проводились на базе образцов полиамида марки ПА-66. Образцы помещались в смоделированные условия эксплуатации, соответствующие реальным условиям Западной и Восточной Сибири. В ходе исследований была определена кинетика разрушений полиамидных материалов в процессе из эксплуатации.

Анализ полученных данных доказывает, что прочностные характеристики образцов полиамида марки ПА-66, после ВЧ-обработки были не только восстановлены, но и в ряде случаев превысили свои первоначальные значение. Более того, в ходе исследований было определено, что после ВЧ-восстановления армирующие нити стекловолокна в местах их выхода на поверхность оплавляются в процессе электротермического нагрева, «сшивая края» и создавая «напряженную арматуру» , стягивающую изделие из полиамида. Такие образования снижают проницаемость поверхности материала.

Свободные радикалы, содержащиеся в геле, позволяют материалу восстанавливаться самостоятельно, без дополнительной «подпитки» энергией. (Рисунок из Angew. Chem. , Int. Ed. , 2011, DOI: 10. 1002/anie. 201104069)

Самовосстановление вследствие реакции метатезиса ароматических соединений с дисульфидными связями, обеспечивающей регенерацию при комнатной температуре.

Структура ПСВП в поперечном сечении

Внешний вид ПСВП SMD 1206 -й серии (MF-NSMF 050 0, 5 А 1206 SMD BRNS) (вид сверху) Поперечный разрез ПСВП (вдоль) Поперечный разрез ПСВП (поперек)

Возможность самовосстановления обеспечивается за счет двух гелеобразных составляющих его веществ: супрамолекулярного геля (или «supergel» ), и матрицы проводящего полимерного гидрогеля, в который вводится супрамолекулярный гель

При растяжении образца лабильные связи (красный цвет) предотвращают разрыв материала. Компьютерный расчет, выполненный учеными Университета Питтсбурга, показал, что даже хрупкие самовосстанавливающиеся материалы иногда имеют гораздо больше шансов выдержать экстремальные нагрузки. На основе опубликованной в издании Langmuir модели самовосстанавливающегося материала из наноразмерных гелевых частиц, который может использоваться в качестве покрытия или композитного материала, исследователи показали, что идеальное количество слабых связей может создать сверхпрочный материал, способный перенести большие нагрузки. Несмотря на то, что регенерирующие наногели уже создаются в лабораториях, точная природа их механических свойств и оптимальная структура оставалась загадкой. Американским ученым впервые удалось описать процесс самовосстановления наногеля и создать основу для разработки более совершенной структуры таких материалов.

Самовосстанавливающийся биобетон

«Кроссовки будущего»