Разработка принципов конструирования и методов создания высокоэффективных функциональных полимерных материалов и покрытий триботехнического назначения модифицированных микрокапсулами со смазочным материалом

Современный уровень технического прогресса требует постоянного совершенствования выпускаемой продукции, повышения ее конкурентоспособности. Безотказная работа современных высокотехнологичных устройств определяется надёжностью функционирования отдельных агрегатов и, в том числе, ответственных узлов трения, эксплуатирующихся сегодня при повышенных нагрузках, скоростях и температурах. Применение традиционных материалов и покрытий не способно обеспечить весь спектр требований к разрабатываемым узлам трения. Новые материалы триботехнического назначения должны обеспечивать требуемые эксплуатационные характеристики, обладать технологичностью изготовления и относительно невысокой ценой производства. Эти материалы должны сочетать в себе высокую механическую прочность при низком удельном весе, повышенную износостойкость и требуемые антифрикционные свойства. Предлагаемый проект направлен на разработку нового подхода к конструированию полимерной матрицы композита путем введения в нее микрокапсул, содержащих смазочный материал, и армирующих добавок – ксерогелей оксидов-гидроксидов переходных металлов. При наличии нагрузок содержимое капсул порционно выделяется на поверхность трения и осуществляет смазывание именно в той зоне контакта тел, где это необходимо. Изменяя состав смазочного материала можно управлять антифрикционными свойствами и износом металлополимерной трибосистемы за счет активации процессов формирования вторичных поверхностных структур. Ксерогели отличаются от всех современных материалов тем, что имеют высокоразвитую поверхность, при этом при разрушении каркаса таких веществ образуются наноразмерные частицы, обладающие структурой шпинели. Армирование полимерной матрицы ксерогелями различного состава позволит добиться, с одной стороны, увеличения прочности, с другой – дополнительного увеличения антифрикционных свойств композита. Основным фактором, ограничивающим применение технологий микрокапсулирования к решению задач трибологии и триботехники, является отсутствие системности в исследованиях и методических принципов, обеспечивающих создание композиционных материалов нового поколения с заданными свойствами. Отдельные попытки применения для задач триботехники модифицированных капсулами композитов в литературе описаны, однако обеспечению заданного распределения капсул в объеме материала и выбору оптимальных параметров поверхностных слоев таких полимеров внимание практически не уделяется. Отсутствие обобщающих подходов для конструирования полимерных композитов, содержащих микрокапсулы со смазочным материалом, основанных на глубоких теоретических исследованиях, моделировании напряженно-деформированных состояний, анализе адгезионных, механохимических процессов, происходящих на трибоконтакте, является научной проблемой, на решение которой направлен предлагаемый проект. Результатом проекта будет углубление и расширение фундаментальных знаний о принципах создания наполненных микрокапсулами полимерных композитов, обладающих адаптивными свойствами, что обеспечит получение нового класса материалов триботехнического назначения и позволит осуществлять конструирование функциональных материалов с заданными эксплуатационными свойствами.