Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи
The results of the study on the strength and structural characteristics of matrices of various nature are presented, namely: cement paste, sand-cement mixture, hydroxyapatite (GAP), lamellar samples of fiberglass on an epoxy binder (resin of the brand LR 285, polymerization catalyst LH 286), fluorop...
Gespeichert in:
| Datum: | 2019 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2019
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/506 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543908946771968 |
|---|---|
| author | Sementsov, Yu. I. Kartel, N. T. |
| author_facet | Sementsov, Yu. I. Kartel, N. T. |
| author_sort | Sementsov, Yu. I. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-06-29T10:03:29Z |
| description | The results of the study on the strength and structural characteristics of matrices of various nature are presented, namely: cement paste, sand-cement mixture, hydroxyapatite (GAP), lamellar samples of fiberglass on an epoxy binder (resin of the brand LR 285, polymerization catalyst LH 286), fluoroplastic (PTFE), dependent on the content of the reinforcing component - multilayer carbon nanotubes (CNT), and PTFE, filled with aerosil (A300). For reinforcement of matrices, multilayer CNTs, synthesized by the method of catalytic CVD synthesis using three-component oxide iron-containing catalysts, were used. Mechanical tests of tensile and flexure composites were performed on a 2167 P 50 burst machine with a continuous automatic recording of the "load-deformation" diagram on a PC. The analysis of the sizes of CNT agglomerates was carried out using photon correlation spectroscopy (FCS). The particle size distribution function was determined on a ZetaSizer-3 (Malvern Instruments, UK) spectrometer with a correlator 7032 and a 25 MW (length wavelength ? = 633 nm) helium-neon laser LH-111. The dimensions of the coherent scattering regions were determined by the method of X-ray diffraction (DRON-3M, ?Со = 0.179 nm).The dependences of the strong characteristics of the systems filled with CNT: the cement paste, the sand-cement mixture, the layered samples of fiberglass on the epoxy binder, the hydroxyapatite (GAP), the PTFE, and the PTFE filled with A300 on the size of the structural regions formed by nanoscale filler. For "liquid" systems (cement paste, cement-sand mixture, epoxy resin), these are agglomerates of CNT, the sizes of which are nonlinearly dependent on the concentration of CNT. For "solid": GAP - is porosity, PTFE - the size of the regions of coherent scattering of X-rays.It is shown that for low concentrations of nanosized fillers, the strength characteristics of composite materials are linearly increased from the resizing of the structural regions of nanosized fillers. The experimental dependences obtained are confirmed by theoretical calculations [40] on the determining role of nanosized regions of matrices, which are formed in interaction with nanosized filler, that is, the response of the matrix is proportional to the surface area of the interphase boundary. |
| first_indexed | 2025-07-22T19:33:40Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-506 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:01Z |
| publishDate | 2019 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-5062022-06-29T10:03:29Z The Influence of small concentrations of carbon nanotubes on the structuralization in matrices of different nature Влияние малых концентраций углеродных нанотрубок на структурообразование в матрицах различной природы Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи Sementsov, Yu. I. Kartel, N. T. multilayer carbon nanotubes (CNT) agglomerates of CNT dispersions of CNT composite materials filled with CNT strength characteristics багатошарові вуглецеві нанотрубки (ВНТ) агломерати ВНТ дисперсії ВНТ композиційні матеріали наповнені ВНТ характеристики міцністі многослойные углеродные нанотрубки (УНТ) агломераты УНТ дисперсии УНТ композиционные материалы наполненные УНТ прочностные характеристики The results of the study on the strength and structural characteristics of matrices of various nature are presented, namely: cement paste, sand-cement mixture, hydroxyapatite (GAP), lamellar samples of fiberglass on an epoxy binder (resin of the brand LR 285, polymerization catalyst LH 286), fluoroplastic (PTFE), dependent on the content of the reinforcing component - multilayer carbon nanotubes (CNT), and PTFE, filled with aerosil (A300). For reinforcement of matrices, multilayer CNTs, synthesized by the method of catalytic CVD synthesis using three-component oxide iron-containing catalysts, were used. Mechanical tests of tensile and flexure composites were performed on a 2167 P 50 burst machine with a continuous automatic recording of the "load-deformation" diagram on a PC. The analysis of the sizes of CNT agglomerates was carried out using photon correlation spectroscopy (FCS). The particle size distribution function was determined on a ZetaSizer-3 (Malvern Instruments, UK) spectrometer with a correlator 7032 and a 25 MW (length wavelength ? = 633 nm) helium-neon laser LH-111. The dimensions of the coherent scattering regions were determined by the method of X-ray diffraction (DRON-3M, ?Со = 0.179 nm).The dependences of the strong characteristics of the systems filled with CNT: the cement paste, the sand-cement mixture, the layered samples of fiberglass on the epoxy binder, the hydroxyapatite (GAP), the PTFE, and the PTFE filled with A300 on the size of the structural regions formed by nanoscale filler. For "liquid" systems (cement paste, cement-sand mixture, epoxy resin), these are agglomerates of CNT, the sizes of which are nonlinearly dependent on the concentration of CNT. For "solid": GAP - is porosity, PTFE - the size of the regions of coherent scattering of X-rays.It is shown that for low concentrations of nanosized fillers, the strength characteristics of composite materials are linearly increased from the resizing of the structural regions of nanosized fillers. The experimental dependences obtained are confirmed by theoretical calculations [40] on the determining role of nanosized regions of matrices, which are formed in interaction with nanosized filler, that is, the response of the matrix is proportional to the surface area of the interphase boundary. В работе приведены результаты исследования прочностных и структурных характеристик матриц различной природы, а именно: цементного теста, песчано-цементной смеси, гидроксиапатита (ГАП), слоистых образцов стеклопластика на эпоксидном вяжущем (смола марки LR 285, катализатор полимеризации LH 286), фторопласта 4, в зависимости от содержания армирующей составляющей - многослойных углеродных нанотрубок (УНТ), и фторопласта 4, наполненного аэросилом (А300). Для армирования матриц использовали многослойные УНТ, синтезированные методом каталитического CVD-синтеза с применением трехкомпонентных оксидных железосодержащих катализаторов. Механические испытания композитов на растяжение и изгиб проводились на разрывной машине 2167 Р 50 с непрерывным автоматической записью диаграммы «нагрузка - деформация» на ПК. Анализ размеров агломератов УНТ проводили с помощью фотонной корреляционной спектроскопии (ФКС). Функцию распределения частиц по размерам определяли на спектрометре «ZetaSizer-3» (Malvern Instruments, Великобритания) с коррелятором 7032 и гелий-неоновым лазером ЛГ-111 мощностью 25 мВт (длина волны ? = 633 нм). Размеры областей когерентного рассеяния определялись методом рентгеновской дифракции (ДРОН-3М, ?Со = 0.179 нм).Проанализированы зависимости прочностных характеристик систем, наполненных УНТ: цементного теста, песчано-цементной смеси, слоистых образцов стеклопластика на эпоксидном связующим, гидроксиапатита, фторопласта 4, и фторопласта 4, наполненного аэросилом, от размера структурных областей, которые образуются наноразмерным наполнителем. Для «жидких» систем (цементное тесто, цементно-песчаная смесь, эпоксидная смола) - это агломераты УНТ, размеры которых нелинейно зависят от концентрации УНТ. Для «твердых»: ГАП - это пористость, Ф4 - размер областей когерентного рассеяния рентгеновских лучей.Показано, что при низких концентрациях наноразмерных наполнителей прочностные характеристики композиционных материалов линейно увеличиваются при изменении размеров структурных областей, образующихся наноразмерным наполнителем. Полученные экспериментальные зависимости подтверждают теоретические расчеты [40] об определяющей роли наноразмерных областей матриц, которые образуются при взаимодействии с наноразмерными наполнителем, то есть отклик матрицы пропорционален площади поверхности межфазной границы. В роботі наведено результати дослідження міцнісних та структурних характеристик матриць різної природи, а саме: цементного тіста, піщано-цементної суміші, гідроксиапатиту (ГАП), шаруватих зразків склопластику на епоксидному в’яжучому (смола марки LR 285, каталізатор полімеризації LH 286), фторопласту 4, в залежності від вмісту армуючої складової – багатошарових вуглецевих нанотрубок (ВНТ), і фторопласту 4, наповненому аеросилом (А300). Для армування матриць використовували багатошарові ВНТ, синтезовані методом каталітичного CVD-синтезу із застосуванням трикомпонентних оксидних залізовмісних каталізаторів. Механічні випробування композитів щодо розтягу та згину проводились на розривній машині 2167 Р?50 з неперервним автоматичним записом діаграми «навантаження – деформація» на ПК. Аналіз розмірів агломератів ВНТ проводили за допомогою фотонної кореляційної спектроскопії (ФКС). Функцію розподілу частинок за розмірами визначали на спектрометрі «ZetaSizer-3» (Malvern Instruments, Великобританія) з корелятором 7032 та гелій-неоновим лазером ЛГ-111 потужністю 25 мВт (довжина хвилі ? = 633 нм). Розміри областей когерентного розсіювання визначалися методом рентгенівської дифракції (ДРОН–3М, ?Со = 0.179 нм).Проаналізовано залежності характеристик міцністі систем, наповнених ВНТ, від розміру структурних областей, що утворюються нанорозмірним наповнювачем. Для умовно «рідких» систем (цементне тісто, цементно-піщана суміш, епоксидна смола, в які ВНТ вводяться в стані дисперсії в рідині) – це агломерати ВНТ, розміри яких нелінійно залежать від концентрації ВНТ. Для «твердих»: ГАП – це поруватість, Ф4 – розмір областей когерентного розсіяння рентгенівських променів.Показано, що за низьких концентрацій нанорозмірних наповнювачів характеристики міцністі композиційних матеріалів лінійно збільшуються від зміни розмірів структурних областей, що утворюються нанорозмірним наповнювачем. Одержані експериментальні залежності підтверджують теоретичні розрахунки [40], про визначальну роль нанорозмірних областей матриць, які утворюються при взаємодії з нанорозмірним наповнювачем, тобто відгук матриці пропорційний площі поверхні межі фаз. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2019-05-21 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/506 10.15407/hftp10.02.174 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 10 No. 2 (2019): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 174-189 Химия, физика и технология поверхности; Том 10 № 2 (2019): Химия, физика и технология поверхности; 174-189 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 10 № 2 (2019): Хімія, фізика та технологія поверхні; 174-189 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp10.02 uk https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/506/509 Copyright (c) 2019 Yu. I. Sementsov, M. T. Kartel |
| spellingShingle | багатошарові вуглецеві нанотрубки (ВНТ) агломерати ВНТ дисперсії ВНТ композиційні матеріали наповнені ВНТ характеристики міцністі Sementsov, Yu. I. Kartel, N. T. Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| title | Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| title_alt | The Influence of small concentrations of carbon nanotubes on the structuralization in matrices of different nature Влияние малых концентраций углеродных нанотрубок на структурообразование в матрицах различной природы |
| title_full | Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| title_fullStr | Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| title_full_unstemmed | Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| title_short | Вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| title_sort | вплив малих концентрацій вуглецевих нанотрубок на структуроутворення в матрицях різної природи |
| topic | багатошарові вуглецеві нанотрубки (ВНТ) агломерати ВНТ дисперсії ВНТ композиційні матеріали наповнені ВНТ характеристики міцністі |
| topic_facet | multilayer carbon nanotubes (CNT) agglomerates of CNT dispersions of CNT composite materials filled with CNT strength characteristics багатошарові вуглецеві нанотрубки (ВНТ) агломерати ВНТ дисперсії ВНТ композиційні матеріали наповнені ВНТ характеристики міцністі многослойные углеродные нанотрубки (УНТ) агломераты УНТ дисперсии УНТ композиционные материалы наполненные УНТ прочностные характеристики |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/506 |
| work_keys_str_mv | AT sementsovyui theinfluenceofsmallconcentrationsofcarbonnanotubesonthestructuralizationinmatricesofdifferentnature AT kartelnt theinfluenceofsmallconcentrationsofcarbonnanotubesonthestructuralizationinmatricesofdifferentnature AT sementsovyui vliâniemalyhkoncentracijuglerodnyhnanotruboknastrukturoobrazovanievmatricahrazličnojprirody AT kartelnt vliâniemalyhkoncentracijuglerodnyhnanotruboknastrukturoobrazovanievmatricahrazličnojprirody AT sementsovyui vplivmalihkoncentracíjvuglecevihnanotruboknastrukturoutvorennâvmatricâhríznoíprirodi AT kartelnt vplivmalihkoncentracíjvuglecevihnanotruboknastrukturoutvorennâvmatricâhríznoíprirodi AT sementsovyui influenceofsmallconcentrationsofcarbonnanotubesonthestructuralizationinmatricesofdifferentnature AT kartelnt influenceofsmallconcentrationsofcarbonnanotubesonthestructuralizationinmatricesofdifferentnature |