Отчет о фундаментальной научно-исследовательской работе по теме "Высоконаполненные теплопроводящие композиты на основе термопластов" промежуточный этап 1

Объектом исследований являются композиционные материалы на полимерной основе, обладающие повышенной теплопроводностью и высокими физико-механическими, трибологическими и иными функциональными характеристиками. Цель отчетного этапа состояла в получении металлических и углеродных порошковых наполнителей, исследовании их морфологии, получении блочных образцов высоконаполненных композитов, исследовании структурных, прочностных и теплофизических характеристик блочных образцов, анализе влияния характеристик дисперсных наполнителей (размер, морфология, структура, примеси), и их содержания на физико-механические и теплофизические свойства композитов. Проведен анализ научно-технической литературы по тематике работы, составлен литературный обзор. Выполнен анализ использования полимерных композиционных материалов на основе фторопласта и его сополимеров для создания подшипниковых материалов с улучшенным теплоотводом. Выполнен анализ возможности создания композиционных материалов на основе эластомерной матрицы, наполненной углеродными частицами и карбидом кремния, показано, что перспективным методом получения материалов с требуемым комплексом эксплуатационных характеристик является частичная карбонизация эластомерной матрицы. По результатам литературного обзора выбраны направления экспериментальных работ, направленных на достижение заявленных целей проекта. Выполнены работы по получению металлических порошковых наполнителей и исследованию их морфологии. Выбраны условия получения порошков алюминия, Al – Al2O3, Al – AlN методом электрического взрыва проволоки и получены партии порошков микронных размеров разной дисперсности для последующего использования при создании композиционных материалов. Выполнена аттестация полученных партий ансамблей дисперсных частиц по морфологии, дисперсности, фазовому составу. Разработаны и исследованы углеродные наноструктуры, предназначенные для создания перспективных полимерных композитов. Получена и исследована гибкая электропроводная пленка на основе восстановленного оксида графена и политетрафторэтилена, изучены супергидрофобные и супергидрофильные свойства аэрогелей. Выполнены исследования электрических и тепловых свойств аморфных ферромагнитных микропроводов. Установлено, что после кристаллизации их температурная зависимость сопротивления R(T), становится линейной, что позволяет использовать кристаллизованные микропровода в качестве миниатюрных нагревателей и термометров сопротивления для определения теплопроводящих свойств высоконаполненных полимерных композитных материалов. Получены композиты на основе матрицы фторированного этиленпропилена Ф-4МБ. Порошковые квазикристаллы Al73Cu11Cr16, политетрафторэтилен, включая нанодисперсный синтетический графит, и технический углерод использовались в качестве дисперсионных наполнителей для улучшения антифрикционных и теплопроводящих свойств композита. Показано, что применение квазикристаллических порошков вносит решающий вклад в снижение уровня износа Ф-4МБ, а также способствует уменьшению коэффициента трения. Многокомпонентный композит Ф-4МБ / 2 масс. % ПТФЭ-нано / 5 масс. % квазикристалла Al73Cu11Cr16 / 15 масс. % графита показал хорошие трибологические свойства с улучшенной в 2,5 раза теплопроводностью относительно чистого Ф-4МБ. Получены композиционные материалы с эластомерными матрицами, подвергнутыми низкотемпературной карбонизации, и наполненные равномерно распределенными дисперсными теплопроводящими частицами карбида кремния. Образование теплопроводящей сетки из соприкасающихся между собой частиц SiC происходит при 200 м.ч., и ее плотность возрастает вплоть до 350 м.ч, что приводит к росту теплопроводности с 0,75 до 1,8 Вт/м К.