105

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ Г.Ф. МОРОЗОВА

В. М. Попов

Применение нанотехнологии при создании клеевых соединений повышенной теплопроводности и прочности

Методические указания для самостоятельной работы аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия

(направленность программы Теплофизика и теоретическая теплотехника)

Воронеж 2016

УДК 674.028 Попов, В.М. Применение нанотехнологии при создании клеевых

соединений повышенной теплопроводности и прочности .Методические указания для самостоятельной работы аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия (направленность программы теплофизика и теоретическая теплотехника) [Электронный ресурс] / В.М. Попов // М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». Воронеж,

2016. – 6 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ» (протокол № от )

Рецензент профессор кафедры технологии органического синтеза и высокосмолекулярных соединений Воронежского государственного университета инженерных технологий, д.т.н., профессор С.С. Никулин

1.ВВЕДЕНИЕ

Впоследнее время во многих областях техники широкое применение находят клеевые соединения на основе полимерных клеев [1]. Клеевые соединения за счет целого ряда преимуществ вытесняют такие традиционные виды соединений как сварка, клепка, пайка, болтовые соединения.

Основным критерием качества клеевых соединений является их прочность. Для создания более прочных клеевых соединений совершенствуются технологии склеивания, разрабатываются новые марки клеев. Однако эти мероприятия в большинстве случаев себя практически исчерпали.

Условия эксплуатации технических систем с клеевыми соединениями в ряде случаев требуют хорошей тепловой проводимости для тепловых потоков, проходящих через клеевые прослойки соединений на клеях. За счет малой теплопроводности полимерных клеев в зоне клеевых прослоек возникают повышенные термосопротивления, приводящие к перегреву деталей и узлов систем. Применяемая технология повышения теплопроводности клеев, а следовательно и клеевых прослоек, путем насыщения полимерной матрицы клея железными порошками малоэффективна и приводит к значительному снижению прочности соединений.

Основываясь на ранее полученных данных исследований по воздействию на полимеры в неотвержденном состоянии магнитными и электрическими полями [2], можно ожидать в процессе модифицирования клеев перестройки структурных единиц на наноуровне, приводящей, в частности, к повышению прочности клеевых соединений.

2.ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К САМОСТОЯТЕЛЬНОМУ ИЗУЧЕНИЮ

КУРСА ДИСЦИПЛИНЫ Изучение данной дисциплины потребует от аспиранта

самостоятельного познания физики полимеров, основ физических процессов для магнитных и электрических полей, основных положений теплофизики.

Из общего курса дисциплины 72 часа на самостоятельное изучение отводится 36 часов.

3. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛА.

3.1. Введение

Во введении аспирант самостоятельно знакомится с проблемами повышения прочности клеевых соединений и увеличении теплопроводности

клеевых прослоек. В процессе изучения проблемы повышения прочности клеевых соединений аспирант приходит к выводу о применении нанотехнологий для направленного изменения структуры полимерных клеев путем воздействия физическими полями. Проблема увеличения коэффициента теплопроводности клеевых прослоек также может быть решена их модифицированием путем наполнения полимерной матрицы металлическими порошками и последующей обработкой клеевых прослоек в физических полях.

3.2.Воздействие постоянного магнитного поля на структуру клеевой композиции и наполненной клеевой прослойки соединений на клеях.

В этом разделе аспирант самостоятельно после изучения имеющихся по этой проблеме данных должен предложить технологию создания клеевых соединений повышенной прочности с применением нанотехнологии, основанной на воздействии на клей магнитным полем.

Для создания клеевых соединений с теплопроводной клеевой прослойкой аспирантом должен быть разработан прием, заключающийся в насыщении клеевой прослойки металлическим порошком ферромагнитной природы и последующим воздействием на прослойку в неотвержденном состоянии магнитным полем. Подобные мероприятия на наноуроне будут способствовать созданию клеевых соединений с заданной прочностью и теплопроводностью клеевых прослоек.

Аспирант самостоятельно должен предложить для реализации программы основные параметры, а именно: природа наполнителя, его концентрация, дисперсность наполнителя, напряженность магнитного поля, время воздействия полем, температура клеевой композиции, природа субстрата и клея.

3.3.Воздействие электрическим полем на клеевую композицию и наполненную клеевую прослойку соединений на клеях.

В данном разделе аспирант самостоятельно должен разработать технологию создания клеевых соединений повышенной прочности на наноуровне, в основу которой заложено воздействие на клей электрическим полем.

Также с применением технологии на наноуровне аспирант должен предложить прием повышения теплопроводности клеевой прослойки, в основу которого заложено воздействие постоянным электрическим полем на неотвержденную клеевую прослойку с наполнителями неферромагнитной природы (алюминиевый, медный, латунный порошки).

Предложенные аспирантом мероприятия по повышению прочности клеевых соединений и увеличению теплопроводности клеевых прослоек с использованием нанотехнологий должны иметь конкретные предельные значения технологического плана, а именно: природа наполнителя, марка клея, природа субстрата, напряженность электрического поля, концентрация наполнителя, его дисперсность, время воздействия полем, температура клея.

3.4. Технико-экономические показатели предлагаемой технологии.

Для того чтобы с готовой продукцией или технологией изготовления высокопрочных и теплопроводных клеевых соединений выйти на рынок необходимо провести детальный расчет технико-экономических показателей. Аспирант должен провести самостоятельный расчет этих показателей. Квалифицированный расчет позволит, варьируя различными параметрами, найти оптимальный вариант по выводу готовой продукции или технологии.

Вопросы для самоконтроля:

1.Какие структурные изменения протекают в полимерной матрице на наноуровне при воздействии физическими полями на клей?

2.Какие структурные изменения протекают в наполненной клеевой прослойке при воздействии физическими полями?

3.Какое влияние оказывает концентрация металлического порошка при воздействии физического поля на теплопроводность клеевой прослойки?

4.Как влияет дисперсность металлического порошка на теплопроводность клеевой прослойки при обработке физическим полем?

5.Чем вызвано повышение прочности клеевого соединения на основе клея, модифицированного воздействием физического поля?

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1.Вильнав, Ж.Ж. Клеевые соединения [Текст] / Ж.Ж. Вильнав // М.: Техносфера, 2007. – 384 с.

2.Воронежцев, Ю.И. Электрические и магнитные поля в технологии полимерных композитов [Текст] / ЮБ.И. Воронежцев, В.А. Гольдаде, Л.С. Пинчук, В.В. Снежков // сМинск: Наука и техника, 1990. – 263 с.

3.Быстрицкий, Г.Ф. Основы энергетики [Текст] / Г.Ф. Быстрицкий // М.:

ИНФРА-М, 2007 – 278 с.

4.Пул-мл., Ч.П. Нанотехнологии [Текст] / Ч.П. Пул-мл., Ф. Дж. Оуэнс //

М.: Техносфера, 2007. – 376 с.

Виктор Михайлович Попов Применение нанотехнологии при создании клеевых соединений повышенной

теплопроводности и прочности.

Методические указания по самостоятельной работе аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия (направленность программы теплофизика и теоретическая теплотехника)