Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ВОЗМОЖНЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СОСТОЯНИЙ НАНОРАЗМЕРНОГО (NNN) КЛАССА ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКИХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР НАНОКОМПОЗИТОВ

Дерлугян П.Д. 1 Иванова И.В. 1 Иванов В.В. 1 Шишка В.Г. 1
1 ФГУП ОКТБ «ОРИОН» Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова
Обсуждаются возможные комплексные компоненты состояний наноразмерного (n n n) класса детерминистических модулярных структур нанокомпозитов.
структурное состояние
наноструктура
наночастица
композиционный материал
1. Иванов В.В., Щербаков И.Н. Моделирование композиционных никель-фосфорных покрытий с антифрикционными свойствами. – Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. – 112 с.
2. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2008. – № 3. – С. 113–115.
3. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2008. – № 4. – С. 116–118.
4. Щербаков И.Н., Иванов В.В., Логинов В.Т. и др. Химическое наноконструирование композицонных материалов и покрытий с антифрикционными свойствами. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки», 2011. – 132 с.
5. Иванов В.В., Арзуманова А.В., Иванов А.В., Балакай В.И. // Журн. прикладной химии, 2006. – Т.79. – Вып.4. – С. 619–621.
6. Иванов В.В., Курнакова Н.Ю., Арзуманова А.В, и др. // Журн. прикладной химии, 2008. – Т.81. – Вып. 12. – С. 2059–2061.
7. Балакай В.И., Сметанкин Г.П., Иванов В.В., Балакай И.В. // Вестник ВЭлНИИ, 2009. – Вып.1 (57). – С. 32–41.
8. Иванов В.В., Арзуманова А.В., Балакай И.В., Балакай В.И. // Журн. прикладной химии, 2009. – Т. 82. – Вып. 5. – С. 797–802.
9. Балакай В. И., Сметанкин Г.П., Иванов В.В., Мурзенко К.В. // Вестник ВЭлНИИ, 2013. – Вып.2 (66). – С. 121–128.
10. Иванов В.В., Башкиров О.М., Марченко С.И. и др. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – Спецвыпуск. Композиционные материалы. – 2005. – С. 15–17.
11. Иванов В.В., Марченко С.И. // Научная мысль Кавказа. – Спецвыпуск, 2006. – С. 87–89.
12. Иванов В.В., Щербаков И.Н., Иванов А.В. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2010. – № 1. – С. 84–87.
13. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2010. – № 5. – С. 72–75.
14. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2010. – № 6. – С. 79–82.
15. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2011. – № 3. – С. 54–57.
16. Иванов В.В., Щербаков И.Н. // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. – 2011. – № 5. – С. 47–50.
17. Щербаков И.Н., Попов С.В. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал. – 2014. – № 3(22). – Часть 2. – C. 21–22.
18. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .7. – С. 126–128.
19. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .7. – С. 96–99.
20. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .7. – С. 121–123.
21. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № .7. – С. 124–125.
22. Заморзаев А.М. Теория простой и кратной антисимметрии. – Кишинев: Штиинца. 1976. – 283 с.
23. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2014. – № 7. – С. 93–95.
24. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал. – 2013. – № 8-1. – С. 65–66.
25. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал. – 2013. – № 8-1. – С. 70–71.
26. Иванов В.В. // Междунар. науч.-иссл. журнал. – 2013. – № 8-1. – С. 72–73.
27. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 4. – С. 26–29.
28. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № .4. – С. 30–33.
29. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 5. – С. 21–24.
30. Дерлугян П.Д., Иванов В.В., Иванова И.В. и др. // Соврем. наукоемкие технологии. – 2013. – № 5. – С. 25–28.
31. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № 7. – С. 82–84.
32. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .7 – С. 85–87.
33. Иванов В.В. // Успехи соврем. естествознания. – 2013. – № .8 – С. 131–133.
34. Иванов В.В. // Междунар. журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2013. – № 10(3). – С. 493.
35. Иванов В.В. // Междунар. журнал экспериментального образования, 2014. – № 4. – Part 2. – С. 58–59.
36. Иванов В.В. // Междунар. журнал экспериментального образования, 2014. – № 4. – Part 2. – С. 59–60.

В случае фазово-разупорядоченного состояния ультрадисперсных компонентов системы может проявляться эффект синергизма – отклонение свойства материала от величины, которая может быть получена по аддитивной схеме с учетом индивидуальных характеристик фаз [1–4]. В соответствии с моделью «концентрационной волны» [4] трибологические свойства композитов определяются размерным и наноструктурным факторами. Экспериментально установлено [5–17], что для композитов разного фазового состава наноструктурный параметр принимает значения в интервале от 0,03 до 0,17 и характеризует объемную долю наночастиц фаз твердых компонент трибосопряженных поверхностей.

Будем считать, что в общем случае состояния детерминистических модулярных структур определяются возможными кристаллическими r, наноразмерными n и фрактальными f компонентами. Множество вероятных структурных 1D состояний детерминистических модулярных структур композитов включает три основные состояния (rr ≡ r, nn ≡ n, ff ≡ f) и три пары из сопряженных состояний (rn и nr, rf и fr, nf и fn). Возможные пространственные компоненты структурных состояний поверхности проанализированы в работе [18]. Сформулированы принципы формирования возможных структурных состояний из наноразмерных компонент с учетом свойств множества соответствующих нанообъектов [19]. Проанализированы размерные характеристики возможных состояний многокомпонентных структур, включающих наноразмерную компоненту, и их влияние на свойства системы [20, 21].

Из десяти классов вероятных структурных состояний класс (n n n)) характеризует возможные структурные состояния, включающие в себя в основном только наноразмерную компоненту.

Симметрия структур Rnnn3 может описываться пространственными G33 , слоевыми G32, стержневыми G31, точечными G30 группами [22, 23]. Перечислим возможные виды состояний наноразмерного класса (n n n) и приведем сопряженные им (*) состояния.

1) (n n n) - 3D-наночастица, (n n n)* = (n n n),

2) (n n nr) - 3D-нанообъект из 1D-фрагмента структуры, (n n nr)* = (n n rn),

3) (n n nf) - 3D-нанообъект из 1D локального фрактала, (n n nf)* = (n n fn),

4) (n nr nr) - 3D- нанообъект из 2D нанофрагментов структуры, (n nr nr)* = (n rn rn),

5) (n nr nf) - 3D-нанообъект из 1D-фрагмента структуры и 1D локального фрактала, (n nr nf)* = (n rn fn),

6) (n nf nf) - 3D-нанообъект из 2D локальных фракталов, (n nf nf)* = (n fn fn).

7) (nr nr nr) - 3D-нанообъект из 3D-нанофрагментов структуры, (nr nr)* = (rn rn),

8) (nr nr nf) - 3D-нанообъект из 2D-нанофрагмента структуры и 1D локального фрактала, (nr nr nf)* = (rn rn fn),

9) (nr nf nf) - 3D-нанообъект из 1D-нанофрагмента структуры и 2D локального фрактала, (nr nf nf)* = (rn fn fn).

10) (nf nf nf) - 3D локальный фрактал, (nf nf nf)* = (fn fn fn).

Условный размерный параметр D для каждого структурного состояния может быть представлен следующим образом: D = dr D(r) + df D(f) + dn D(n), где dr, df и dn - количества соответствующих компонент одного сорта. Условный размерный параметр для кристаллической компоненты D(r) = 1, для фрактальной компоненты он полностью совпадает с фрактальной размерностью: D(f) = DimRf = Dim (GenRf) < 1, для наноразмерной компоненты D(n) = (<n>/no) < 1, если средний размер нанообъекта < no = 100 нм и D(n) = 1, если o.

Пример. Определим размерный параметр для состояния (nr nf nf), характеризующего 3D-нанообъект из 1D-нанофрагмента структуры и 2D локального фрактала. Сопряженным с ним является состояние (rn fn fn), представляющее собой 3D структуру из 1D нанофрагмента структуры и 2D локального фрактала. С учетом разложения (nr nf nf) = 1/6 [3(n n n) + (r r r) + 2(f f f)] окончательно получим D = 1/6 [9(<n>/no) + 3 + DimGenRfff1 + DimGenRfff2]. Отметим, что для сопряженного структурного состояния (nr nf nf)* = (rn fn fn) размерный параметр идентичен.

Предположим, что если компоненты структурных состояний - пространственные, то на свойство SD влияет отклонение условного размерного параметра D от мерности пространства d, т.е. величина |d-D|. Формально можно рассматривать два вида зависимостей: SD = Sd(1 + K|d-D|) и ln(SD/Sd) = K|d-D|, где коэффициент пропорциональности К обусловлен как характеристиками структурного состояния, так и характеристиками пространства, в котором существует система с данным состоянием. При расчете размерных параметров структурных состояний для отдельных компонент использовали следующие условные значения: D(r) = 1, D(f1) = D(f2) = D(f3) = 0,5, D(n1) = D(n2) = D(n3) = 0,1. Вторая зависимость от размерного параметра - экспоненциальная SD = Sd exp(K|d-D|) и является более сильной по сравнению с первой (рисунок, а). На величину |d-D| существенно влияют значения компонент D(f) и D(n1). В частности, влияние величины наноразмерной компоненты D(n) на условный размерный параметр D для каждого из десяти структурных состояний класса (n n n) показано на рисуноке, б.

derl1.tif a) derl1b.tif  б)

Влияние условного размерного параметра D структурного состояния детерминистических модулярных структур на свойства систем по зависимостям вида SD = Sd(1 + K|d-D|) (а-1) и SD = Sd exp(K|d-D|) (а-2). Влияние величины наноразмерной компоненты D(n) на условный размерный параметр D десяти структурных состояний класса (n n n) (б)

Представления о возможном влиянии комплексного состояния композитов, обусловленного как кристаллическими фазами, так и распределенными определенным образом наночастицами некоторых из этих фаз были использованы при целенаправленном поиске и интерпретации трибологических свойств поверхности композиционных материалов и покрытий на основе жидкого стекла [10–12], систем Ni-P [1-4, 13-17] и Ni-B [5–9]. Основные характеристики некоторых вероятных нанообъектов на поверхности указанных выше нанокомпозитов, обладающих антифрикционными свойствами, представлены в работах [24–36].


Библиографическая ссылка

Дерлугян П.Д., Иванова И.В., Иванов В.В., Шишка В.Г. ВОЗМОЖНЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ КОМПОНЕНТЫ СОСТОЯНИЙ НАНОРАЗМЕРНОГО (NNN) КЛАССА ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКИХ МОДУЛЯРНЫХ СТРУКТУР НАНОКОМПОЗИТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 1-1. – С. 13-15;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=34982 (дата обращения: 02.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074