Квантово-механический подход в механике гетерогенных сред

  • Яновский Ю.Г. Институт прикладной механики РАН, Москва, Россия
  • Образцов И.Ф. Институт прикладной механики РАН, Москва, Россия
  • Никитина Е.А. Институт прикладной механики РАН, Москва, Россия
УДК: 543.42

Аннотация

Применение прямого вычислительного эксперимента для изучения микроскопических механических свойств гетерогенных систем предложено в рамках квантово-механического подхода. Микроскопический аспект процесса деформации межфазного слоя сложных композиционных материалов с учетом механических напряжений и адсорбционных процессов изучался в вычислительном эксперименте в рамках кластерного подхода, в котором была реализована схема координаты механохимической реакции. Установлено, что модули Юнга, работа и максимальное напряжение, необходимые для разрыва полимерных молекул, находящихся в контакте с частицей наполнителя, примерно в 1,5 2,0 раза ниже по сравнению с изолированной молекулой и зависят от модификации поверхности частиц наполнителя. Рассчитанное усиление сцепления фрагментов полимерных молекул с поверхностью частицы наполнителя, для части полимерной молекулы, адсорбированной на поверхности наполнителя, примерно в 3 раза больше, чем для полимера в полимерной матрице. Описанный подход может использоваться для целенаправленного подбора строения и свойств поверхности частицы наполнителя для варьирования деформационных свойств композита в нужном направлении.

Информация об авторах

Юрий Григорьевич Яновский
д-р техн. наук, профессор, директор Института прикладной механики РАН
e-mail: iam@iam.ras.ru
Иван Филиппович Образцов
академик РАН, д-р физ.-мат. наук, профессор Института прикладной механики РАН
Екатерина Александровна Никитина
канд. хим. наук, ведущий научный сотрудник Института прикладной механики РАН
e-mail: nikitina.ekaterina@gmail.com

Литература

  1. Яновский Ю.Г., Згаевский В.Э. Иерархическое моделирование механического поведения и свойств гетерогенных сред // Физическая мезомеханика. 2001. Т. 4. № 3. С. 63-71.
  2. Yushenko V.S., Ponomareva T.P., Shchukin E.D. Environmental influence on the mechanical strength of chemical bonds in solids-ab initio quantum calculations // J. Mat. Sci. 1992. Vol. 27. P. 1659-1662.
  3. Nikitina E., Malkin A., Yushenko V., Khavryutchenko V., Sheka E. Computational investigation of the influence of the environment on mechanical properties of the solids // Int. Jn. of Quant. Chem. 1995. Vol. 29. P. 161-173.
  4. Nikitina E., Barthel H. Quantum-chemical study on the mechanical behaviour of polydimethylsiloxane under deformation: interaction with fumed silica surfaces // Composite Interface. 2001. Vol. 8. № 3-4. P. 263-290.
  5. Nikitina E., Khavryutchenko V., Sheka E., Barthel H., Weis J. Deformation of Poly(dimethylsiloxane) Oligomers under Uniaxial Tension: Quantum Chemical View // J. Phys. Chem. A. 1999. Vol. 103. No 51. P. 11355-11365.
  6. Stewart J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods // J. Comp. Chem. 1989. Vol. 10. No 2. P. 209-220.
  7. Никитина Е. Computational modelling of surfaces and interfaces of nanoobjects // Механика композиционных материалов и конструкций. 2001. Т. 7. № 3. С. 288-310.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке РФФИ Р2003ЮГ (№03-01-00694, 03-01-96537, 03-01-96551, 03-01-96602), ФЦП "Интеграция" (Б0102).

Яновский Ю.Г., Образцов И.Ф., Никитина Е.А. Квантово-механический подход в механике гетерогенных сред
Выпуск
Страницы
84-90
Прислано
2003-07-20
Опубликовано
2003-12-11

Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)