Филиппов А.   Фомин В.М.  

Определение зависимости упругих характеристик наночастиц в зависимости от размера

Reporter: Филиппов А.

Анализ современной литературы позволяет сделать простой вывод, что при изменении характерного размера наноматериалов их характеристики могут изменяться на порядки. Экспериментальные методы определения механических характеристик наноматериалов представляют  технически сложную и реально пока невыполнимую задачу вследствие малости размеров данных объектов. Расчетные модели дают достаточно большие расхождения в связи с неточными заложенными в них исходными начальными данными.
В данной работе на основе теоретико-экспериментального подхода удается получить свойства наноструктур в зависимости от размеров и структуры их образования. Гетерогенный материал, состоящий из нанофазы и связующей фазы, массовые и объемные концентрации которых заданы, с помощью методов осреднения сводится к гомогенному. Такой подход связывает механические характеристики фаз через осредненные. Полученный гомогенный материал позволяет получать образцы для классических экспериментов на растяжение, сжатие, кручение и др. При этом в осредненные механические характеристики материала будут входить механические характеристики составляющих фаз. Считая механические характеристики связующего материала и осредненные характеристики гомогенного материала известными из данных экспериментов, получим систему уравнений для определения механических характеристик нанофаз, входящих в данный гомогенный образец. Изменяя размеры нанофаз и проводя соответствующие расчеты и эксперименты, получим закономерность изменения механических характеристик для нанофазы.
Используя предложенный подход, были исследованы упругие характеристики наночастиц диоксида кремния порошков Аэросил и Таркосил в зависимости от диаметров. В результате осреднения по объему и в приближении одноосного напряженного и деформированного состояния удается получить систему алгебраических уравнений, связывающих параметры Ламэ наночастиц как функции от эффективных свойств гетерогенного материала, компонент матрицы и объемного содержания фаз
В результате приведенных исследований установлено, что при увеличении   параметры   асимптотически стремятся к классическому сплошному материалу, а при уменьшении   параметры   возрастают, стремясь к теоретическому пределу, вычисленному в приближении двухатомной структуры. Следует заметить, что данные результаты подтверждают выводы Н.Ф. Морозова, А.М. Кривцова и др., полученные на основе теоретических исследований.


To reports list