Реферат на тему Износ и старение полимерных материалов

Содержание:

Введение 3
1. Общие сведения 4
2. Пространственное распределение наполнителя 6
3. Металлические наполнители 8
4. Керамические наполнители 15
5. Углеродсодержащие композиты 19
Заключение 22
Литература 23

Введение:

В автомобильной, авиационной и аэрокосмической отраслях продолжается процесс замены металлических деталей композитными материалами на основе полимеров (КПБ) (этот список отраслей не претендует на полноту). Преимущества хорошо известны: меньше и дешевле в обслуживании; меньше шума (примеры: Boeing Dreamliner, Aurora D8); и меньший общий вес, что в случае автомобилей и самолетов снижает расход топлива. Рост электронной промышленности также, по-видимому, сопровождается увеличением использования полимеров или композитов на основе полимеров. Процесс замены замедляется:
Потребность в КПБ с более высокими эксплуатационными температурами. Температура эксплуатации металла намного выше, чем у КПБ. Эта ситуация обязывает нас к разработке ПБЦ с более высокими и, если возможно, предсказуемыми областями стеклования [1].
Потребность в КПБ с лучшими механическими свойствами. Прочность, ударная вязкость и т. д. Металлов, как правило, превышают таковые у КПБ.
Потребность в более высокой устойчивости к царапинам в КПБ. Полимеры обычно царапаются легче, чем металлы.
Потребность в КПБ с более высокой износостойкостью. Износ происходит как нежелательная потеря материала от твердых поверхностей из-за механических взаимодействий. Хотя жидкие смазки могут использоваться для повышения износостойкости металлов, этот подход не является широко полезным для КПБ из-за набухания полимера.
Комплексный обзор всех этих вопросов может быть объемным. В этой статье отмечены некоторые важные теплофизические и механические свойства КПБ, но основной упор делается на том, что мы знаем и как мы можем улучшить трибологические свойства, а именно: стойкость к царапинам, износ и трение КПБ.

Заключение:

Как отмечается в разделе 1 со ссылкой на Рабиновича [2], рост трибологической экспертизы связан не только с учеными и инженерами, пытающимися преуспеть в разработке новых материалов, но и с отраслевой экономикой. Трибология металлов «старая», хорошо развитая, и во многих случаях жидкие смазочные материалы выполняют, по крайней мере, удовлетворительную работу. Однако нам нужно помнить предупреждение Блау: «… фундаментальные причины сопротивления скольжению не так ясны. Фактически, некоторые из величайших ученых и философов размышляли о трении, не сумев создать универсальную предсказательную теорию. Это поразительное отсутствие успеха связано со многими потенциальными факторами, которые могут влиять на трение в широком спектре физических ситуаций».
С более мягкими и механически более слабыми полимерами, а также с жидкими смазочными материалами, которые плохо применяются, частицы наполнителя обеспечивают интересные и полезные варианты. В данной статье произвелась попытка дать сбалансированное представление об этой области, подчеркнув также трудности, связанные с предотвращением агломерации частиц наполнителя. Опять же, с положительной стороны экономики, необходимо отметить, что концентрации наполнителя, обеспечивающие видимое улучшение трибологических свойств, часто низки. Рисунок 8, показывающий минимальный износ при 1,0 мас.% Недорогой наноглины, представляется уместным с этой точки зрения.

Фрагмент текста работы:

1. Общие сведения
Полимеры — это материалы из длинных, повторяющихся цепочек молекул. Материалы обладают уникальными свойствами, в зависимости от типа молекул, которые связаны и как они связаны. Некоторые полимеры изгибаются и растягиваются, как резина и полиэстер. Другие твердые и прочные, такие как эпоксидные смолы и стекло.
Полимеры затрагивают практически все аспекты современной жизни. Скорее всего, за последние пять минут большинство людей контактировали хотя бы с одним полимерсодержащим продуктом — от бутылок с водой до гаджетов и шин.
Термин полимер часто используется для описания пластмасс, которые представляют собой синтетические полимеры. Тем не менее, природные полимеры также существуют; резина и дерево, например, являются природными полимерами, которые состоят из простого углеводорода, изопрена, согласно Британской энциклопедии . Белки — это природные полимеры, состоящие из аминокислот, а нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) — это полимеры нуклеотидов — сложных молекул, состоящих, например, из азотсодержащих оснований, сахаров и фосфорной кислоты.
Герман Штаудингер, профессор органической химии в Университете прикладных наук в Цюрихе, является отцом современной разработки полимеров. Его исследования в 1920-х годах привели к современным манипуляциям с природными и синтетическими полимерами. Он придумал два термина, которые являются ключевыми для понимания полимеров: полимеризация и макромолекулы, по данным Американского химического общества (ACS). Он был удостоен Нобелевской премии по химии в 1953 году «за открытия в области макромолекулярной химии».
Полимеризация — это метод создания синтетических полимеров путем объединения более мелких молекул, называемых мономерами, в цепочку, скрепленную ковалентными связями, по данным онлайнового образовательного ресурса «ThoughtCo». По данным «Scientific American», различные химические реакции — например, вызванные нагревом и давлением — изменяют химические связи, которые удерживают мономеры вместе. Этот процесс заставляет молекулы соединяться в линейную, разветвленную или сетчатую структуру, что приводит к образованию полимеров.
Эти цепочки мономеров также называют макромолекулами. Большинство полимерных цепей имеют цепочку атомов углерода в качестве основной цепи. По данным Центра изучения полимеров, одна макромолекула может состоять из сотен тысяч мономеров.
Полимеры используются практически во всех сферах современной жизни. Пакеты с продуктами, бутылки с газировкой и водой, текстильные волокна, телефоны, компьютеры, упаковка для продуктов питания, автозапчасти и игрушки содержат полимеры.
Еще более сложные технологии используют полимеры. Например, «мембраны для опреснения воды, носители, используемые для контролируемого высвобождения лекарств, и биополимеры для тканевой инженерии используют полимеры», согласно ACS.
Популярные полимеры для производства включают полиэтилен и полипропилен. Их молекулы могут состоять из 10000-20000 мономеров.
В стоматологии распространение полимеров получило свое развитие раньше, чем в других отраслях медицины. После того, как был найден способ вулканизации каучука введением серы и способ его применения в ортопедической стоматологии для изготовления базисов съемных протезов, полимерные материалы стали незаменимыми для изготовления зубных протезов данного типа.