Разработка научных основ перспективных технологий на основе введения углеродных нанотрубок, улучшающих эксплуатационные характеристики созданных новых материалов: улучшение характеристик горюче-смазочного материала путем введения углеродных нанотрубок

Цель исследования - разработка методов повышения физико-механических характеристик композиционных материалов на основе армированных углеродными нанотрубками (УНТ) горюче-смазочных материалов (ГСМ). Решен ряд заявленных задач фундаментального исследования: проведены квантово-химические расчеты взаимодействия УНТ с компонентами ГСМ; разработан метод введения, распределения и стабилизации УНТ в композитном материале; выполнены экспериментальные исследования физико-химических и механических свойств наномодифицированных композиционных материалов. Выполненные теоретические исследования с использованием современных расчетных квантово-химических схем (MNDO, DFT) процессов взаимодействия УНТ с некоторыми компонентами ГСМ доказали возможность взаимодействия УНТ с молекулами сернистой кислоты, гидроксигруппой, разновалентными оксидами железа и оксидом алюминия, являющимися вредными компонентами, образующимися в процессе работы ГСМ. Установлено, что основным механизмом процессов, происходящих при взаимодействии УНТ с сопутствующими компонентами моторных масел, в том числе образующихся в результате старения масла, является адсорбция этих веществ на внешней поверхности УНТ, что приводит к их изъятию из смеси и осаждению, а также к соответствующему улучшению эксплуатационных характеристик ГСМ. На основе анализа результатов квантово-химического моделирования процессов взаимодействия УНТ с основными составляющими нефтепродуктов (нафтен, ароматические углеводороды и т.д.) доказано, что основным механизмом процессов, происходящих при введении УНТ в состав ГСМ является адсорбция углеводородных компонентов на поверхности УНТ, приводящая к образованию стабильных комплексов композиционной смеси. Предложена и отработана технология введения УНТ в масло с использованием ультразвукового воздействия и механического перемешивания композиционный смеси для достижения равномерного распределения нанотрубок в матрице ГСМ. Экспериментальные исследования физико-химических и механических свойств наномодифицированного масла с использованием современного аналитического оборудования: машины трения, ротационного вискозиметра и т.д. доказали положительное влияние УНТ на эксплуатационные характеристики ГСМ. Разработаны и апробированы программный комплекс и база данных моделирования перспективных технологий на основе введения углеродных нанотрубок, улучшающих характеристики созданных новых материалов, которые позволят быстро и в полном объеме найти разноаспектную информацию по заданному признаку.