Особенности волокнистой структу
Волокнистое армирование позволяет
• |
новые принципы проектирования и |
|
изделий, основанные на том, что материал и |
|
создаются одновременно в рамках одного и того же |
|
процесса. |
• |
совмещения армирующих элементов и |
|
разуется комплекс свойств композита, |
• |
исходные характеристики его компонентов, |
• |
свойства, которыми изолированные |
|
не обладают. |
• |
раницы раздела между армирующими |
|
матрицей существенно повышает |
|
материала. |
1 2
Синергетические эффекты, возникающие в композитах благодаря волокнистой структуре
•Устойчивость любого твердого тела к распространению трещин
•определяется механизмом поглощения энергии в вершине растущей трещины.
•В композитах поперечные растягивающие напряжения на конце растущей трещины могут вызвать отслаивание волокон от матрицы, а сдвиговые напряжения на границе раздела — распространение отслоенных участков вдоль волокон.
•При отслаивании затрачивается энергия, поскольку волокна должны перемещаться относительно матрицы.
•при дальнейшем нагружении до разрушения волокна могут разрываться в матрице вдали от плоскости распространяющейся трещины.
1 3
Особенности волокнистой структу
Поэтому для армированных материалов характерны
• механизмы повышения вязкости разрушения,
которых нет у гомогенных материалов.
• механизмы связаны с наличием в
композиционных волокнистых материалах большого числа поверхностей раздела, которые могут стать тормозом на пути развития
дватрещиныявления,. способствующих интенсивной диссипации энергии движения трещины
•вытягивание волокон из матрицы
•разрушение границы раздела между ними.
1 4
Особенности волокнистой структу
Дополнительное сопротивление распространению трещин, развившихся в матрице,
•оказывают силы трения между вытягиваемым волокном и матрицей.
Повышенное сопротивление развитию разрушающих трещин
•в волокнистых материалах обусловлено их работоспособностью при значительных накопленных повреждениях.
1 5
Синергетические эффекты, возникающие в композитах благодаря
волокнистой структуре
высокое сопротивление усталости
•связано с тем, чтовысокомодульные волокна, воспринимающие основную нагрузку, как хрупкие материалы
Современные композиты имеют
•широкий спектр физико-механических свойств,
•способны к направленному их изменению,
•например, повышать вязкость разрушения,
•регулировать жесткость, прочность и другие свойства.
Эти возможности расширяются
•при применении в композитах волокон различной природы и геометрии
•при создании гибридных композитов.
1 6
Синергетические эффекты, возникающие в композитах благодаря
волокнистой структуре
Активированные углеродные материалы
•Очень эффективные адсорбенты с высокой скоростью сорбции и высокой обменной емкостью
•Не способны адсорбировать СО
•Не катализируют окисление СО
палладий
•В виде массивного образца не окисляет СО
•В виде наночастиц в форме порошка обладает очень слабыми каталитическими свой2ствами
•В виде растворенной соли окисляет СО до двуокиси, восстанавливаясь до металла (качественная реакция на СО)
Нанесенные композиты наночастиц палладия сложного состава
•Удалось создать катализаторы низкотемпературного окисления СО
•В том числе на углеродных волокнах
Таким образом удалось
• создать наиболее универсальные отделочные материалы, обезвреживающие атмосферу
жилых помещений
1 7
Синергетические эффекты в катализе с участием углеродных волокон
для данных материалов характерно
•появление синергетического эффекта
•согласованного совместного действия нескольких факторов в одном направлении
Причины синергетического эффекта в гибридных композитах
•связаны со статистической природой прочности волокон
•специфической концентрацией напряжений при
разрушении композита положительными начальными напряжениями,
•которые могут возникнуть в процессе изготовления
изделий 1 8
Синергетические эффекты Синергетические эффекты в катализе с участием
в катализе с участием углеродных волокон углеродных волокон
Какой токсин является самым опасным для человека?
• Выделяется организмом человека (антропотоксин);
• его окружением – отделочными материалами, мебелью, автомобилями и др.
• Трудно распознается – не имеет цвета и запаха
• Не поглощается сорбентами, например, активированным углем в противогазе
• Является химически стойким – инертным при обычных условиях
• А самое главное – является исключительно токсичным
Все это присуще окиси углерода – СО
•Смертельная доза – 0,32%
•Нет цвета и запаха
•Не поглощается сорбентами
•Химически исключительно стабильна
19
Удаление
токсинов
пассивными
системами
т.е. функционирующими без нагрева, электропитания и т.д.,
•а значит -высоко надежными и эффективными системами
противогазов,
респираторов,
фильтров
20
ТРЕБОВАНИЯ К ОЧИСТИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВАМ
Ограничено Причина
подобие СО и молекулярного азота, инертных
•химически
невозможностью •адсорбционно. исчерпывающего
удаления СО
21
ЗНАЧЕНИЕ ПОЛИМЕРНОЙ ПОДЛОЖКИ ДЛЯ ИСЧЕРПЫВАЮЩЕГО УДАЛЕНИЯ СО
22
ТРУДНОСТЬ УДАЛЕНИЯ СО
• Затруднена и неэффективна
• •
Фталоцианины
• • Гемоглобин
Возможные
пути
удаления:
•Адсорбция или
•окисление
Молекула СО очень похожа на молекулу N2.
вследствие того, что
• молекула кислорода |
Окисление |
имеет целый спин, а |
|
• молекулы окиси и |
|
двуокиси углерода - |
|
нулевой. |
|
реакция окисления СО кислородом
•принципиально не может быть осуществлена по
•бимолекулярному
механизму
•непосредственно в одну стадию
23
ПРЕДЛОЖЕННОЕ РЕШЕНИЕ
Нанокатализатор
ы
являются на сегодняшний день безальтернативным средством эффективного удаления микроколичеств СО в условиях жизнедеятельности.
исследована степень полноты удаления микропримесей СО полимерными нанокатализаторами
•в воздухе
•при комнатных условиях
•в присутствии нанокатализаторов, нанесенных на углеродные волокна, адсорбирующие практически все прочие газообразные токсины.