3752

2

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова»

Н.Н. Матвеев, Н.С. Камалова, Н.Ю. Евсикова

Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах

Методические указания к практическим занятиям для студентов

по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия направленность – Физика конденсированного состояния

ВОРОНЕЖ 2020

3

УДК 519.876 Ф50

Матвеев Н.Н. Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах [Электронный ресурс]: методические указания к практическим занятиям для студентов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия, направленность – Физика конденсированного состояния / Н.Н. Матвеев, Н.С. Камалова, Н.Ю. Евсикова; М-во образования и науки РФ, ФГБОУ ВО «ВГЛТУ». – Воронеж, 2020. – 22 с. – ЭБС ВГЛТУ.

В методических указаниях приводятся темы, вопросы для обсуждения в свободной дискуссии на практических занятиях, расчетные задания для закрепления пройденного материала, примерные темы докладов (рефератов) по результатам применения изученного материала в научных исследованиях аспирантов, а также тест для проверки остаточных знаний.

Методические указания предназначены для аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия, направленность – Физика конденсированного состояния. Они могут быть использованы при самоподготовке студентами всех форм обучения, а также при дистанционном обучении.

Табл. 2. Ил. 5. Библиогр.: 7 наим.

Печатается по решению учебно-методического совета ФГБОУ ВО «ВГЛТУ».

Рецензент: заведующий кафедрой общей физики ВГУ, доктор физ.-мат. наук, профессор Клинских А.Ф.

Ответственный редактор: Камалова Н.С.

Коллектив авторов, 2020

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», 2020

4

ВВЕДЕНИЕ

Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах – дисциплина, формирующая у слушателей базу фундаментальных знаний и умений в области современных способов экспериментального исследования поляризационных эффектов в полимерах и полимерных композитах искусственного и природного происхождения. Освоение дисциплины существенно расширяет представления аспирантов об объекте и методах исследований при решении научно-исследовательских задач. Для достижения поставленной перед аспирантом цели при изучении дисциплины «Поляризационные эффекты в кристаллизующихся полимерах» чрезвычайно высокую значимость имеет организация практических занятий, т.к. информацию необходимо применять на практике.

Основная цель данных методических указаний – помочь аспирантам выработать свою индивидуальную методику исследований, которая позволит получить уникальные результаты на основе стандартных методик, адаптированных к современному оборудованию. Кроме того, данные методические указания помогут закрепить информацию об объекте исследований, моделях процессов кинетики полимеров при фазовых переходах.

Методические указания предназначены для аспирантов по направлению подготовки 03.06.01 Физика и астрономия, направленность – Физика конденсированного состояния. Они могут быть использованы при самоподготовке студентами всех форм обучения, а также при дистанционном обучении.

6

ОБЩИЕ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Методика проведения занятий нацелена на формирование индивидуального подхода к формированию представления об объекте и стандартных методах исследований кристаллизующихся полимеров, совокупности явлений протекающих под влиянием внешних воздействий. Таким образом, формируются навыки разработки уникальных методик экспериментов, принципов моделирования состояния исследуемого объекта и влияния на него внешних факторов, а также процессов кинетики его структуры. Ценностью занятий является общение аспиранта с преподавателем, поэтому они построены в виде дискуссии по вопросам, выбираемым аспирантом.

7

Вопросы на дискуссию по теме «Стеклообразное и кристаллическое

состояния полимеров»

1. Назовите основные особенности кристаллизации полимеров и как это свя-

зано с особенностями строения их молекул.

2. В каком модельном приближении рассматривается процесс кристаллиза-

ции?

3.Как особенности макромолекул полимеров и внешние условия влияют на кристаллическую фазу?

4.Опишите конформацию цепи ПДМС с центром поворота у атома О.

5.Перечислите характерные особенности строения молекулярной цепи, при-

сущие всем органосилоксанам.

6.Каковы особенности кристаллического состояния веществ, построенных из любых стереорегулярных молекул?

7.Как соотносятся размеры структурных единиц и упорядочных систем в по-

лимерах?

Вопросы на дискуссию по теме «Феноменология фазовых переходов»

1. Назовите основные особенности термодинамики фазовых переходов пер-

вого и второго рода.

2.В каком модельном приближении рассматриваются процессы?

3.Какие изменения классических характеристик наблюдаются в реальных процессах?

4.Как Вы оцените пироэлектрические свойства полиэтиленоксида, и чем это можно объяснить?

5.Возможная систематизация представлений о надмолекулярной структуре целлюлозы

6.Возможная систематизация результатов экспериментальных исследований фазовых переходов целлюлозы

7.Обоснуйте Ваше мнение о предложенном представлении о феноменологии фазовых переходов в полимерах.

8

Вопросы на дискуссию по теме «Кристаллизация низкомолекулярных

органосилоксанов»

1.Какое влияние оказывает нарушение симметрии молекулы на температуру плавления и кристаллизации?

2.Как и на какие физические величины, характеризующие процессы кри-

сталлизации и плавления влияет степень поляризации?

3.Опишите механизмы кристаллизации низкомолекулярных ОДМС.

4.Опишите конформацию цепи ПЭО.

5.Перечислите характерные особенности строения молекулярной цепи, обу-

словливающие кристаллическую структуру полиэтиленоксида.

6. Охарактеризуйте процессы плавления и кристаллизации и обоснуйте вы-

бранные физические величины.

7. Опишите механизмы кристаллизации ПДМС с различными молярными массами.

Вопросы на дискуссию по теме «Термополяризационный эффект

вполимерах»

1.При каких условиях и где наблюдается термополяризационный эффект?

2.Кратко опишите физику процесса появления термополяризационного эф-

фекта.

3. В рамках какой физической модели получено соотношение для термополя-

ризационного коэффициента?

4. Обоснуйте основную проблему экспериментального обнаружения термо-

поляризационного процесса.

5.Как осуществляется подавление третичного пироэлектрического эффекта?

6.В рамках какой физической модели получено соотношение для пироэлек-

трического коэффициента?

9

Вопросы на дискуссию по теме «Поляризационные эффекты в полимерах в области переходов кристалл-расплав во внешнем электрическом поле»

1.Какими механизмами моделируется процесс пироэлектрического эффекта в полимерах?

2.Перечислите области практического применения пироэлектрических свойств полимеров.

3.В рамках какой физической модели рассмотрены механизмы возникнове-

ния пироэлектричества в полимерах?

4. Обоснуйте адекватность базовой модели предложенной феноменологиче-

ской теории.

5. Составьте конспект вывода основного уравнения поляризационного эф-

фекта.

6. В рамках какой физической модели получено соотношение для пироэлек-

трического коэффициента при фазовых переходах?

Вопросы на дискуссию по теме «Фазовые превращения в

полидиэтилсилоксане. Поляризационные свойства

кремнийорганических жидкостей ПМС при фазовых переходах»

1. Составьте таблицу в которой отразите особенности кристализации поли-

меров в некоторых температурных интервалах при нагревании.

2. Составьте таблицу в которой отразите особенности кристализации поли-

меров в некоторых температурных интервалах при охлаждении.

3.В рамках какой физической модели объясняются обнаруженные явления?

4.Выявите особенности кристаллизации полимеров и объясните как это от-

ражается на поляризации.

5. Проанализируйте результаты экспериментов в рамках предложенного под-

хода.

6. В рамках какой физической модели объясняются обнаруженные явления?

10

Вопросы на дискуссию по теме «Поляризационные свойства и фазовые

переходы целлюлозы при Т=140-360К»

1.Выявите особенности зависимости поляризованности рассматриваемых полимеров от температуры.

2.Проанализируйте результаты экспериментов по исследованию поляризо-

ванности полимеров в области фазовых переходов.

3. В рамках какой физической модели систематизируются результаты экспе-

риментов?

4.Какова, по-вашему, феноменология предложенного подхода?

5.Проанализируйте полученные в обсуждаемых экспериментах зависимости.

6.В рамках какой физической модели были получены представленные теоре-

тические результаты?

7. Предложите модель в рамках которой можно объяснить различие рентге-

нограмм срезов древесины.

Вопросы на дискуссию по теме «Свойства объектов исследования.

Измерительная ячейка. Метод поляризационных токов»

1. Кратко приведите основные этапы подготовки исследуемых образцов ор-

ганосилаксанов перед экспериментом.

2. Кратко приведите основные этапы подготовки исследуемых образцов дре-

весины перед экспериментом.

3. Как Вы обоснуете целесообразность исследования поляризационных эф-

фектов в кристаллизующихся полимерах в древесине?

4. Кратко изложите, как методом исследования адсорбционных свойств мож-

но определить наличие пор и их размера в полимерах.

5.Изложите основы метода исследования адсорбции воды.

6.Кратко сформулируйте особенности адсорбции воды на древесине.

7.В чем особенности применения диэлектрического метода в области иссле-

дования древесины в сравнении с классической методикой?