Университет Решетнёва

Общая информация о лаборатории:

Год создания: 2020 г.

Количество сотрудников: 19 чел.

Информация о деятельности лаборатории:

Научные направления:

• Исследования возможности применения интеллектуальных материалов с целью контроля и управления формой подвижных элементов конструкции трансформируемых прецизионных изделий космического назначения;

• Интеллектуальная система мониторинга состояния конструкции;

• Разработка сенсорных систем на основе нанокомпозиционных материалов;

• Создание модели интеллектуального гибкого упругого стержня, состоящего из слоев разнородных материалов, выполняющих функции актуатора и сенсора;

• Моделирование, анализ и исследования микро- и макроструктур целевых композиционных материалов и проектирование формостабильных крупногабаритных конструкций на их основе;

• Разработка численных моделей и исследование напряженно-деформированного состояния композиционных материалов на различных масштабных уровнях;

• Синтез и переработка поликонденсируемых термопластов и композитов на их основе для получения функциональных конструкций;

• Повышение эксплуатационных свойств изоляционных материалов на основе древесины хвойных пород (повышение огне- и биостойкости);

• Разработка новых биоразлагаемых композитных материалов на основе механоактивированных древесных частиц.

• Исследование уравнений, описывающих нелинейные многослойные упругие среды

Публикации:

1. Study of the Effect of Modified Aluminum Oxide Nanofibers on the Properties of PLA-Based Films. Sukhanova, A.; Boyandin, A.; Ertiletskaya, N.; Simunin, M.; Shalygina, T.; Voronin, A.; Vasiliev, A.; Nemtsev, I.; Volochaev, M.; Pyatina, S. Materials 2022, 15, 6097. https://doi.org/10.3390/ ma15176097

2. High temperature shape memory aliphatic polybenzimidazole. Bato Ch Kholkhoev, Taisiya A. Shalygina, Zakhar A. Matveev, Roman V. Kurbatov, Ivan A. Farion, Svetlana Yu Voronina, Vitaliy F. Burdukovskii, Polymer, Volume 245, 2022, 124676, ISSN 0032-3861, https://doi.org/10.1016/j.polymer.2022.124676.

3. Plasma-chemical method of silicon carbide modification to obtain particles with controlled surface morphologyTechnology for obtaining a filament for 3D printing from recycled polyethylene terephthalate / Vlasov V.V., Isaev A.N., Shalygina T.A., Voronina S.Y. // Plasticheskie massy. 2022; (7-8): pp. 48-50. (In Russ.), https://doi.org/10.35164/0554-2901-2022-7-8-48-50.

4. Механический анализ складывания ленточной пружины в конструкции гибкого шарнира / Еремин Н.В., Голдобин Н.Н. // Вычислительная механика сплошных сред. DOI: 10.7242/1999-6691/2022.15.4.31

5. A method for modifying the surface of silicon carbide with a controlled number of functional groups on surface / Flerko M.Yu, Voronina S.Y., Antishin D.V., Shalygina T.A., Semenukha O.V. // Journal of Advanced Materials and Technologies. 2022; 7(4): 281-289. pp. 281-289 DOI: 10.17277/jamt.2022.04.pp.281-289.

6. Aminolysis of Poly-3-Hydroxybutyrate in N,N-Dimethylformamide and 1,4-Dioxane and Formation of Functionalized Oligomers /A. N. Boyandin, V. A. Bessonova, N. L. Ertiletskaya, A. A. Sukhanova, T. A. Shalygina, A.A. Kondrasenko // Polymers 2022, 14(24), 5481; https://doi.org/10.3390/polym14245481

7. Моделирование кинетики отверждения эпоксидных смол со сложнопрофильным температурным режимом методами многокритериальной оптимизации / Обверткин И.В., Пасечник К.А., Воронина С.Ю. // Известия высших учебных заведений. Технология текстильной промышленности. №6-2022 DOI 10.47367/0021-3497_2022_6_221

8. Technology for obtaining a filament for 3D printing from recycled polyethylene terephthalate/ Vlasov V.V., Isaev A.N., Shalygina T. A., Voronina S.Y.// Plasticheskie massy.2022: (7-8):pp. 48-50. (In Russ.), https://doi.org/10.35164/0554-2901-2022-7-8-48-50

9. Deep impregnation of binder-free, low-density wood boards with flame retardants/Казицин С.Н., Намятов А.В., Баяндин М.А., Гроцкая Н.Н.// Acta Facultatis Xylologiae Zvolen, 65(1): 87-104, 2023; https://df.tuzvo.sk/sites/default/files/08-01-23.pdf

10. MECHANICAL CALCULATION OF ELASTIC FOLDING OF A THIN-WALLED DEPLOYABLE COMPOSITE BOOM FOR SPACE APPLICATIONS/ N. V. Eremin, A. O. Shigin, Ya. A. Sokolov. // Mechanics of Advanced Materials and Structures, 2023. - DOI: 10.1080/15376494.2023.2248994 https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15376494.2023.2248994

11. Решение, описывающее сжатие двухслойного нелиного материала/ С.И. Сенашов, И.Л. Савостьянова// ISSN 0021-8944, Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 2023, Vol. 64, No. 4, pp. 1; DOI: 10.1134/S002189442304017X

12. Reaction of Bacterial Poly-3-Hydroxybutyrate with Thionyl Chloride in the Presence of Zinc Chloride, and the Preparation of Chlorine-Containing Oligomers./ Boyandin, A.N.// Macromol 2023, 3, 421-430. https://doi.org/10.3390/macromol3030025

Патенты (в том числе, внедренные в реальный сектор экономики):

«Способ изготовления тензорезистивного датчика, выполненного в виде тканого полотна из проводящих углеродных волокон и диэлектрических волокон» – патент на изобретение с приоритетом 2800738 от 27.12.2021 г., дата выдачи 27.07.2023 г.

«Программа прогнозирования коробления композиционного материала» – свидетельство на программу ЭВМ 2021610752 дата публикации 19.01.2021

Сотрудничество с другими организациями:

• Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» (г. Красноярск)

• МИРЭА - Российский технологический университет (г. Москва)

• Кабардино-балкарский государственный университет (г. Нальчик)

• Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (г. Екатеринбург)

• Казанский национальный исследовательский технологический университет (г.Казань)

• Ярославским государственный технический университет (г. Ярославль)

• Институт проблем химической физики Российской академии наук (г.Черноголовка)

• Байкальский институт природопользования (г. Улан-Удэ)

• Балтийский федеральный университет им. Канта (г. Калининград)

Аннотированный отчет о работе в 2022 году:

Научная лаборатория «Интеллектуальные материалы и структуры» реализует мультидисциплинарный характер в исследованиях одного из самых востребованных материаловедческих направлений – разработки новых материалов, способных функционировать в экстремальных условиях. Как следствие этого, формулировка исследовательской повестки лаборатории отвечает мировому уровню и носит междисциплинарный подход в области полимерного и полимерного композиционного материаловедения по следующим направлениям:

1. исследование прочности сцепление волокон композита с полимерной матрицей;

2. исследования возможности применения интеллектуальных материалов с целью контроля и управления формой подвижных элементов конструкции трансформируемых прецизионных изделий космического назначения;

3. синтез и переработка поликонденсируемых термопластов и композитов на их основе для получения функциональных конструкций;

4. моделирование, анализ и исследования микро- и макроструктур целевых композиционных материалов и проектирование формостабильных крупногабаритных конструкций на их основе;

5. разработка нанокомпозита для создания интеллектуальной системы мониторинга состояния конструкций на основе тензочувствительного материала;

6. построение модели и практической реализации интеллектуального гибкого упругого стержня как основы интеллектуальной крупногабаритной трансформируемой конструкции.

Настоящий отчет обобщает и систематизирует данные исследований, полученных в научной лаборатории «Интеллектуальные материалы и структуры» за 2022 год при реализации проекта «Разработка многофункциональных интеллектуальных материалов и структур на основе модифицированных полимерных композиционных материалов способных функционировать в экстремальных условиях».

Основанием для выполнения работы являлась необходимость получения функциональных материалов и структур с интеллектуальными свойствами на основе модифицированных полимерных композиционных материалов для передовых приложений (от аэрокосмической промышленности до медицинских технологий).

Показатели работы научной лаборатории за отчетный период выполнены кадровым составом из 19 человек со средним возрастом 34 года. Среди сотрудников лаборатории 12 научных сотрудников, 4 лаборанта – исследователя и 1 – инженер, из которых 9 кандидатов наук, 3 аспиранта, 1 магистрант, 2 соискателя научной степени.

Основные результаты работ научной лаборатории «Интеллектуальные материалы и структуры» за отчетный период представлены в публикациях (Приложение Б).

Исследование морфологии нанокомпозитного материала, структуры и интерфейсов наночастиц в матрице материала проведено с помощью электронной микроскопии, ЯМР спектроскопии 1H и 13C, рентгеновской порошковой дифрактометрии, состава и чистоты промежуточных соединений при получении полиэфиров - газовой хроматографии на приборах ФИЦ КНЦ СО РАН (договор ЦКП -1-2022 от 10.06.2022).

Сотрудники научной лаборатории докладывали результаты работы по проекту на конференциях и форумах различного уровня: 6-я Международная НПК «Живучесть и конструкционное материаловедение» ЖивКоМ – 2022 (г. Москва), VI Международной конференции «Современные синтетические методологии для создания лекарственных препаратов и функциональных материалов» (г. Екатеринбург), XVII Международная НПК «Новые композиционные материалы. Микитаевские чтения» (с. Эльбрус), ХXVI Международная НПК «Решетневские чтения», IX Международная молодежная научная конференция «Физика. Технологии. Инновации» ФТИ-2022 (г. Екатеринбург), 10- й Международный полимерный технологический форум «IPTF2022» (г. Санкт-Петербург) и международный форум «Грэйнтек» (г. Москва).

Основные результаты работы лаборатории в 2022 году:

В ходе выполнения научно-исследовательской работы решен ряд задач:

• изготовлена протяжно-перемоточная система для обработки углеволокна с целью получения сигнального волокна на основе декорированного углеволокна;

• отработана методика синтеза нановолокон оксида цинка на углеродных волокнах, апробирована методика введения сигнальных волокон в полимерные матрицы силикона и полиуретана для разработки систем мониторинга состояния конструкции; 

• проведен анализ особенностей реологии смол, компаундированных нановолокнами оксида алюминия и установлены закономерности сцепления волокон с нанокомпозитной полимерной матрицей - полученные данные могут быть использованны для упрочнения эпоксидных смол в полимерных композитных материалах и заливочных композициях;

• построение модели и практической реализации интеллектуального гибкого упругого стержня как основы интеллектуальной крупногабаритной трансформируемой конструкции

• практическая реализация основана на разработке технологии и изготовление композитного гибкого упругого стержня с имплементированными в его структуру системой актуаторов и сенсоров;

• разработан макета гибкого сенсора на основе тензорезистивного эффекта, разработана методика определения тензорезистивных характеристик нонокомпозиционного материала при растяжении - возможное применение разработки в мониторинге состояния конструкций;

• исследование влияния температуры на тензорезистивные характеристики полимерных композиционных материалов;

• разработан стенд для изучения совместного влияния на композит динамической нагрузки и агрессивной среды - применение при определении процессов деградации полимерных и полимерных композиционных материалов;

• исследованы процессы структурообразования и свойств композиционного материала на основе активированной древесины;

• исследованы реологических свойств полидисперсной древесной массы хвойных пород;

• изучено влияние защитных средств на процесс изготовления и свойства древесных материалов (механизм огнезащитного действия фосфорсодержащих составов) - получение огнестойких древесных композиционных материалов без связующих веществ;

• исследованы эффективные методы поиска и анализа архитектур композита с нулевым коэффициентом линейного температурного расширения;

• разработана модель актуатора с эффектом памяти формы для гибкого упругого стержня, обеспечивающего управляемый переход между формами - разработана инструментальная возможность создания модели интеллектуального гибкого упругого стержня, состоящей из слоев разнородных материалов выполняющих функции актуатора и сенсора;

• исследована кинетика отверждения и усадки полимера;

• модификация поверхности карбида кремния и повышение его реакционной способности открывает возможности для создания новых полимерных композитов.