СЕКТОР ФИЗИКИ И МЕХАНИКИ ПОЛИМЕРОВ N1638

Заведующий сектором доктор техн. наук, проф. Маневич Леонид Исакович.

Сектор организован в 1986 г. и состоит из 9 сотрудников - 2 доктора наук, 6 кандидатов наук, 2 ведущих научных сотрудников, 1 старшего научного сотрудника, 6 научных сотрудников

Главные направления работ сектора - структурные дефекты и механизмы их подвижности в полимерных кристаллах; микроскопические механизмы пластической деформации, релаксации, плавления и разрушения полимерных кристаллов и стекол; солитонный механизм распространения химических реакций в молекулярных и полимерных кристаллах; кинетика фазового расслоения полимерных смесей; микромеханизмы деформирования и разрушения неоднородных полимерных систем и их влияние на макроскопические свойства материалов; молекулярно-динамическое исследование сложных полимерных систем.
Построена асимптотическая нелинейная теория, описывающая статику и динамику кристаллического полиэтилена. Получены солитонные решения уравнений равновесия и движения, соответствующие неподвижным и подвижным структурным дефектам. Предложен новый, двухстадийный механизм распространения структурных переходов и химических реакций в твердой фазе на атомно-молекулярном уровне. Первая стадия связана с переходом, в результате движения локализованной волны солитонного типа, от исходного равновесного состояния системы в промежуточное динамическое состояние, вторая - с релаксацией в конечное состояние, которая происходит далеко за фронтом волны и не влияет на его характеристики.

Выявлена роль подвижных структурных дефектов в процессах пластической деформации, диэлектрической релаксации, плавления и разрушения кристалла полиэтилена. Построена модель структурного дефекта в стеклообразном твердом теле и показано, что такие дефекты определяющим образом влияют на процесс пластической деформации стекла.

Обнаружен релаксационный процесс нового типа на поздней стадии спинодального распада полимерной смеси, характеризующийся существованием неустойчивых состояний с большими временами жизни и быстрыми переходами между ними.

Экспериментально и теоретически изучены закономерности развития межфазных дефектов в дисперсно наполненных композитах на упругой стадии деформирования. Обнаружена зависимость доли отслоенных частиц от скорости нагружения и предложена модель накопления межфазных микродефектов в ходе нагружения, ее объясняющая. Обнаружен и объяснен переход от некоррелированного механизма адгезионного разрушения к коррелированному, характеризующемуся формированием узких крейзоподобных деформационных зон.
Разработана трехмерная анизотропная модель больших пластических деформаций полимеров, учитывающая изменения сруктуры материала (функции распределения структурных фрагментов по ориентациям) и позволяющая описать особенности деформирования и разрушения полимеров, в частности, однородное или локализованное (с образованием и развитием шейки) течение, увеличение пределов текучести и уменьшение предельных деформаций с ростом скорости растяжения.

Предложена конечноэлементная микромеханическая модель структурной организации сильно неоднородных сплошных сред хаотического строения. Методами компьютерного моделирования с последующей обработкой данных с точки зрения скейлинговой гипотезы о зависимости свойств системы от ее размеров оценены пороги эластичности и значения критических показателей. Полученные результаты сравнены с предсказаниями дискретных микромеханических моделей. Обнаруженные расхождения подвергают сомнению справедливость общепринятой гипотезы универсальности.

Экспериментально обнаружены различные микро- и макроскопические механизмы деформирования и разрушения дисперсно наполненных полиолефинов и переходы между ними с изменением степени наполнения, размера дисперсной фазы и уровня адгезионного взаимодействия: микрооднородное или крейзоподобное деформирование материалов, локализованное (с образованием и развитием шейки) и макрооднородное течение, вязкий и квазихрупкий характер разрушения. Показано, что реализация того или иного механизма существенным образом определяется закономерностями адгезионного разрушения на ранних стадиях нагружения. Развиты представления, позволяющие объяснить наблюдаемые эффекты.

Выполненные в секторе фундаментальные исследования механизмов различых физико-механических и химических процессов в полимерах и полимерных композитах могут послужить основой для прогнозирования и оптимизации практических важных свойств таких материалов и условий их формирования, среди которых можно отметить следующие:
Оптимизация условий протекания химических реакций в твердой фазе.
Управление морфологией неоднородных полимерных систем, формирующихся в процессе спинодального распада.
Оптимизация деформационных и прочностных свойств наполненных полимеров надлежащим выбором матрицы, степени наполнения, размера дисперсной фазы, уровня адгезионного взаимодействия, морфологии трехфазных систем и механических свойств эластомерной компоненты.
Регулирование механических свойств неупорядоченных полимерных систем на основе моделирования геометрии и свойств связанных кластеров.


ИХФ РАН, Отделение полимеров и композиционных материалов
Тел.: 939-7515 (Маневич Л.И., Ошмян В.Г.);
939-7578 (Дубникова И.Л.).
Факс: (095)-137-8284;
E-Mail: manev@lx.ispm.ac.ru