Investigation of the low-temperature mechanical behavior of elastomers and their carbon nanotube composites using microindentation

Анотація

За допомогою мікротвердоміра з низькотемпературним пристроєм вивчено механічні властивості епоксидної смоли та нанокомпозитів епоксидна смола–вуглецеві нанотрубки. Аналіз дифракції рентгенівських променів показав, що всі зразки не містять кристалічних складових та є аморфними з доменами близького порядку. Оцінено мікротвердість всіх зразків в інтервалі температур 230–300 К. Вимірювання показали, що при кімнатній температурі ці матеріали мають властивості еластомерів (тобто знаходяться у високоеластичному стані), а в інтервалі температур 250–270 К має місце перехід у стан скла. Аналіз температурної залежності мікротвердості показав, що термомеханічні та релаксаційні властивості вивчених мате-ріалів узгоджуються з реологічною моделлю стандартного лінійного твердого тіла, для якого час релаксації (або в'язкість) експоненціально залежить від температури згідно з рівнянням Арреніуса для швидкості термоактивованого процесу. Одержа-но емпіричні оцінки нерелаксованого і релаксованого модулів Юнга, а також енергії активації (U = 0,75 еВ) і періоду спроб (τ₀ = 10^–12 с) молекулярного процесу, який визначає релаксаційні властивості та перехід матеріалів у стан скла. Додавання вуглецевих нанотрубок в епоксидну смолу не вплинуло на мікромеханічні характеристики. Показано, що традиційний метод мікроіндентування — це ефективний спосіб вивчення термомеханічних властивостей еластомерів поблизу та нижче температури переходу у стан скла.