Мы используем cookie файлы.
Пользуясь сайтом, вы соглашаетесь с нашей Политикой конфиденциальности.

Лаборатория № 22 ИВС РАН «Многомасштабное экспериментальное исследование и моделирование полимерных композитов на основе перспективных термопластов для промышленного применения» (ПОЛИКОМП)

Приглашенный ученый Кенни Хосе Мария Италия
Номер договора
14.Z50.31.0002
Период реализации проекта
2014-2018
43
Количество специалистов
29
научных публикаций
5
Объектов интеллектуальной собственности
Общая информация

Ученые лаборатории разрабатывают новые композиционные материалы на основе термопластичных полимеров. Разработки лаборатории будут использоваться в качестве замены металлам в инженерных конструкциях, обладающих малым удельным весом, экологической безопасностью и улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Название проекта: Многомасштабное экспериментальное исследование и моделирование полимерных композитов на основе перспективных термопластов для промышленного применения

Приоритет СНТР: а


Цели и задачи

Направления исследований: Новые материалы, производственные технологии и процессы

Цель проекта: Разработка новых полимерных композиционных материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками, технологии их получения, а также исследование методами многомасштабного компьютерного моделирования и экспериментальными методами основных факторов, влияющих на их структурные, механические, теплофизические и электрические свойства


Практическое значение исследования

Научные результаты:

  • Отработаны и оптимизированы методы получения нанокомпозитов на основе термопластичных полимеров различных классов с использованием растворной и расплавной методик. Проведено исследование влияния способа получения полиимидов (в том числе метода имидизации полиамидокислоты) на свойства синтезируемых полимеров и полученных нанокомпозитов.
  • Разработанные экспериментальные методики использовались для получения нанокомпозитов на основе полиимидов, полиэфирэфиркетона, полифениленсульфона и других термопластичных полимеров с применением широкого спектра наночастиц в качестве наполнителей (углеродных волокон, нанотрубок, в том числе и с модифицированной поверхностью, графена).
  • Проведено исследование механических свойств полученных материалов и их зависимости от структуры полимерной матрицы вблизи поверхности наночастиц, процессов кристаллизации и транскристаллизации, протекающих в материалах.
  • Исследовано влияние химического строения полимерного связующего, а также типа и количества вводимого нанонаполнителя на свойства получаемых материалов методами многомасштабного компьютерного моделирования, включающими квантово-химические расчеты, полноатомное моделирование методом молекулярной динамики, мезоскопические и континуальные методы.
  • Исследовано влияние частиц наполнителя на структуру полимерного связующего в нанокомпозитах и определены основные условия, при которых углеродные наночастицы способны инициировать кристаллизацию полимера. Экспериментальными методами и методами компьютерного моделирования изучена кинетика кристаллизации полимеров в нанокомпозитах.
  • Доказано, что кристаллизация полимеров приводит к изменению механических свойств композитов на их основе, связанному с анизотропией свойств полимерного связующего вблизи поверхности частиц наполнителя.

Образование и переподготовка кадров:

  • Разработаны 2 новых образовательных курса: «Материаловедение» и «Полимерные композиционные материалы».
  • Защиты: 1 докторская диссертация, 1 кандидатская диссертация.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

  • Разработан проект инжинирингового центра химии новых полимерных и гибридных материалов, включающего конструкторское бюро инженерного проектирования, математического расчета и многомасштабного моделирования, лабораторию химии современных материалов, лабораторию технологий производства композиционных материалов, лабораторию контроля физических свойств разрабатываемых изделий.
  • Подписан меморандум о сотрудничестве между ИВС РАН и АО «Объединенная судостроительная корпорация».
  • ИВС РАН был приглашен к работе в Санкт-Петербургский композитный кластер и вошел в его состав в 2016 году; ответственный исполнитель работ по проекту, доктор физико-математических наук С. В. Люлин, возглавляет научно-технический совет композитного кластера.
  • Заключены договоры о сотрудничестве в области разработки и производства новых композиционных материалов на основе термопластичных полимеров с ООО «Завод по переработке пластмасс имени «Комсомольской правды» (г. Санкт-Петербург) и Московским государственным областным университетом (г. Королев). Представителем ИВС РАН получено приглашение войти в состав совета директоров ООО «Завод по переработке пластмасс имени «Комсомольской правды».
  • На основе деятельности Лаборатории и установленных контактов с промышленными компаниями подготовлен к реализации проект по созданию технологии производства крепежных изделий из полимерных композиционных материалов для использования в судостроении «Композитный крепеж». Проект одобрен научно-техническим советов АО «ОСК», рабочей группой № 2 по рассмотрению предложений, поступивших для реализации в рамках государственной программы Российской Федерации «Развитие судостроения и техники для освоения шельфовых месторождений на 2013-2030 годы», научно-координационным советом при Министерстве промышленности и торговли Российской Федерации. В рамках реализации проекта заключен договор между ИВС РАН и АО «СНСЗ» общей стоимостью более 7 млн. руб.

Другие результаты:

Как часть работы Лаборатории в ИВС РАН ежегодно проводится Международная конференция по термопластичным полимерам, посвященная как результатам работы Лаборатории, так и обмену опытом с приглашенными зарубежными учеными, работающими в области полимерных композиционных материалов. В рамках конференции в 2015 и 2016 годах проводились круглые столы, посвященные переносу результатов научных исследований в область промышленного применения, с участием представителей ведущих российских научно-исследовательских и промышленных организаций.

Сотрудничество:

Санкт-Петербургский государственный университет (Россия), МГУ имени М. В. Ломоносова
(Россия), Университет Перуджи (Италия), Европейский центр наноструктурированных
полимеров (Италия), Институт полимерных технологий и нанотехнологий
(Аргентина), Технический университет Эйндховена (Нидерланды), Голландский
институт полимеров (Нидерланды), Universidad Pontificia Bolivariana (Колумбия), Институт нефтехимического синтеза имени А. В. Топчиева РАН (Россия), Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» (Россия): совместные исследования
Скрыть Показать полностью
Nazarychev V., Toshchevikov V., Larin S., Lyulin S.
Local orientational mobility of polyimide-based nanocomposites. Polymer 147: 142-149 (2018).
Lukasheva N., Tolmachev D., Nazarychev V., Kenny J., Lyulin S.
Influence of specific intermolecular interactions on the thermal and dielectric properties of bulk polymers: atomistic molecular dynamics simulations of Nylon 6. Soft Matter 13: 474-485 (2017).
Nazarychev V., Lyulin A., Larin S., Gurtovenko A., Kenny J., Lyulin S.
Molecular dynamics simulations of uniaxial deformation of thermoplastic polyimides. Soft Matter 12: 3972-3981 (2016).
Falkovich S., Nazarychev V., Larin S., Kenny J.M., Lyulin S.
Mechanical Properties of a Polymer at the Interface Structurally Ordered by Graphene. The Journal of Physical Chemistry C 120(12): 6771–6777 (2016).
Nazarychev V., Lyulin A., Larin S., Gofman I., Kenny J.M., Lyulin S.
Correlation between the High-Temperature Local Mobility of Heterocyclic Polyimides and Their Mechanical Properties. Macromolecules 49(17): 6700–6710 (2016).
Другие лаборатории и ученые
Лаборатория, принимающая организация
Область наук
Город
Приглашенный ученый
Период реализации проекта
Квантовая оптика в алмазах

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Федеральный исследовательский центр Казанский научный центр Российской академии наук»

Технологии материалов

Казань

Хеммер Филип Роберт

США

2018-2020

Лаборатория биомиметических полимерных материалов

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук»

Технологии материалов

Санкт-Петербург

Шейко Сергей Станиславович

США, Россия

2018-2020

Лаборатория гибридной нанофотоники и оптоэлектроники

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»

Технологии материалов

Санкт-Петербург

Захидов Анвар Абдулахадович

США, Россия

2017-2021