Работа фундаментального характера технической

Работа фундаментального характера технической направленности проф. Бородина И.П.
кафедра физики
№
п/п
1.
2.
3.
4.
Параметр
Наименование разработки
Описание параметра
Вязкоупругость полимерных сеток при больших деформациях
Исследуется динамика сильно растянутых полимерных цепей, как с закрепленными концами,
так и растягиваемых внешней силой. Рассматриваются растяжения, при которых расстояние
между концами цепи превышает ее контурную длину. Основное внимание уделяется
исследованию спектра механической релаксации в таких цепях. Изучение проводится
аналитически, а также методом столкновительной молекулярной динамики. На базе этих
исследований, благодаря компьютерному моделированию, имеется возможность проверки и
усовершенствования теории деформационной зависимости вязкоупругих свойств эластомеров,
которая в современном состоянии содержит неконтролируемые приближения. На базе
проводимых исследований предполагается изучение долговечности сильно растянутых цепей и
динамики проходных цепей в аморфных прослойках волокон из аморфно – кристаллических
полимеров.
Помимо модели свободно – сочлененной цепи в настоящее время исследуется дискретная
персистентная модель цепи из упругих звеньев. Это модель полугибкой полимерной цепи,
предназначенная для описания больших растяжений. Модели полугибких цепей пользуются
сейчас большой популярностью, так как оказались полезными для описания растяжения
молекул ДНК и некоторых других биологических молекул. Можно также отметить применение
теории полугибких цепей для описания с ее помощью линейных агрегатов наночастиц,
образующихся при создании нанокомпозитов, а также для характеристики структуры аморфных
полимеров.
Авторы
Балабаев Николай Кириллович (Институт математических проблем в биологии РАН), Бородин
Игорь Петрович (КГТУ), Бородина Татьяна Игоревна (КГТУ), Хазанович Теодор Натанович
(Институт химической физики РАН).
Контакты авторов (тел., e-mail)
Бородин Игорь Петрович – тел.. 536662 (раб.); bip2004@mail.ru
Состояние вопроса в мире по Работы авторов по исследованию затухания временных корреляционных функций
тематике исследования
микроскопического тензора напряжений (функция релаксации напряжения) сильно растянутых
полимерных цепей вплоть до сверхрастяжений носят пионерский характер. Авторам подобные
работы в мире неизвестны.
По равновесному растяжению полугибких цепей существует целый ряд работ. Сравнение с
компьютерным экспериментом показывает, что на данный момент разработанный авторами
5,6
7.
вариационный подход позволяет наиболее хорошо описывать растяжение полугибких цепей по
всей области растяжений вплоть до сверхрастяжений и правильно передает переход от гибкой
цепи к полугибкой.
Описание,
характеристики В настоящее время изучена релаксация сильно растянутых гибких полимерных цепей на основе
(рекламное описание разработки модели свободно – сочлененных упругих сегментов. Аналитическая теория хорошо согласуется
с фотографиями).
с результатами компьютерного моделирования в области ее применимости (масштабы
Преимущества
перед
ранее релаксации не меньше длины сегмента цепи). Развит вариационный метод на основе
полученными результатами
дискретной персистентной модели цепи из упругих звеньев для описания равновесного
растяжения полугибких цепей. Получены также компьютерные результаты для функции
релаксации напряжения и ведется разработка аналитической теории релаксации растянутой
полугибкой цепи.
В связи с результатами для функции релаксации напряжений модели свободно - сочлененной
цепи из упругих сегментов, теорию вязкоупругости слабо сшитых полимерных сеток при
больших деформациях в переходной зоне частот, сформулированную ранее (И.П.Бородин, Т.Н.
Хазанович), можно считать достаточно обоснованной. Согласно выводам этой теории
измерения деформационных зависимостей динамических модулей при больших статических
деформациях в переходной зоне может стать новым уникальным методом изучения
полимерных сеток. Также рассматривается применение полученных результатов к теории
вязкоупругости полимерной сетки в зоне плато. Помимо этого значение проводимых
исследований определяется тем, что такие процессы, как деформирование и разрушение
аморфно-кристаллических полимеров и резин, гашение турбулентности полимерными
добавками и ряд других, в основном определяются движениями в сильно растянутых цепях, то
есть в цепях, где растягивающая их сила нелинейно растет при увеличении межконцевого
расстояния.
В настоящее время авторами сформулирован вариационный подход, основанный на методе
переходного оператора, позволяющий получить зависимость относительного растяжения
персистентной модели полугибкой цепи от приложенной к ее концам силы. Результаты хорошо
согласуются с компьютерным экспериментом (молекулярная столкновительная динамика) и
будут использованы в разрабатываемой теории релаксации растянутой полугибкой цепи.
Потенциальные
потребители Результаты проводимых исследований публикуются в открытой печати и доступны всем, кто
научной продукции
работает в этой области.