Эффективность применения углеродных нанотрубок для упрочнения конструкционных полимеров

Abstract

Введен показатель эффективности использования углеродных нанотрубок (УНТ) в нанокомпозите как отношение нагрузки, которую несут нанотрубки при заданной средней деформации матрицы, к максимально возможной нагрузке, которая может быть передана на нанотрубки при этой деформации. Проведен обзор наилучших опубликованных результатов по упрочнению полимеров с оценкой эффективности в них УНТ. Анализ данных, приведенных в литературе, показал, что в полимерах верхняя граница эффективности УНТ достигается, если внутри полимера образуется сетка связанных друг с другом нанотрубок. Такая сетка может формироваться путем интегрирования нанотрубок в полимерную матрицу через ковалентное связывание нанотрубок молекулярными мостиками либо за счет физических зацеплений нанотрубок между собой. В термопластичных кристаллизующихся полимерах верхняя граница эффективности УНТ достигается также за счет увеличения степени кристалличности и улучшения микроструктуры полимера, в том числе с применением ориентационной вытяжки нанокомпозита. Полимерные нанокомпозиты с УНТ можно считать перспективными для практического применения, если эффективность нанотрубок в них близка к верхнему пределу или превышает его.