Разработка критерия, чувствительного к износу, на примере моделирования поверхностного разрушения молекулярных моделей политетрафторэтилена и Ф4К20

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Выполнен расчет ряда энергетических параметров молекулярных моделей политетрафторэтилена и его композита Ф4К20. В результате моделирования трения и износа определены величины энергий межмолекулярных связей в объеме построенных моделей UVinter, в поверхностной зоне USinter и на границе раздела слой переноса — контртело, а также рассчитаны величины модулей сдвига моделей исследуемых материалов. Получено, что в Ф4К20 по сравнению с исходной матрицей происходит повышение всех указанных параметров, что может свидетельствовать о стабилизации кинетического состояния молекул в присутствии наполнителя. По результатам сравнительного анализа UVinter, USinter и Uadinter с величиной интенсивности линейного изнашивания, определенной для исследуемых материалов в результате триботехнических испытаний, в качестве критерия, чувствительного к износу на молекулярном уровне, предложена величина UVinter, а в качестве дополнительного параметра, характеризующего адгезионную прочность слоев переноса, предложено принимать величину Uadinter.

About the authors

С. Ли

Chengdu Aeronautic Polytechnic

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
China, Chengdu

Е. Б. Седакова

Институт Проблем Машиноведения РАН (ИПМашРАН)

Author for correspondence.
Email: elenasedakova2006@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург

А. О. Поздняков

Институт Проблем Машиноведения РАН (ИПМашРАН); Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе РАН

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

А. Д. Бреки

Институт Проблем Машиноведения РАН (ИПМашРАН); Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Email: elenasedakova2006@yandex.ru
Russian Federation, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

References

  1. Мышкин Н. К. Об эффекте масштабного синергизма дисперсного наполнения в улучшении триботехнических характеристик полимерных композитов //Полимерные материалы и технологии. 2023. Т. 9. № 2. C. 5.
  2. Bhargava S., Makowiec M. E., and Blanchet T. A. Wear Reduction Mechanisms within Highly Wear-Resistant Graphene and Other Carbon-Filled PTFE Nanocomposites // Wear. 2020. V. 444. 203163.
  3. Кисель Ю. Е., Кравченко И. Н., Купреенко А. И. и др. Влияние прочности компонентов композиционных материалов на их физико-механические свойства // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2021. № 6. C. 43–51.
  4. Vasilev A. P., Struchkova T. S., Nikiforov L. A., Okhlopkova A. A., Grakovich P. N., Shim E. L. and Cho J. H. Mechanical and Tribological Properties of Polytetrafluoroethylene Composites with Carbon Fiber and Layered Silicate Fillers // Molecules. 2019. V. 24. № 2. P. 224.
  5. Слепцова С. А., Лазарева Н. Н., Федосеева В. И., Капитонова Ю. В., Охлопкова А. А. Влияние катионов металлов механоактивированного бентонита на триботехнические процессы в ПТФЭ // Трение и износ. 2018. Т. 39. № 6. С. 604–611.
  6. Данилова С. Н., Дьяконов А. В., Васильев А. П., Герасимова Ю. С., Охлопкова А. А., Слепцова С. А. Исследование триботехнических свойств сверх-высокомолекулярного полиэтилена, наполненного серой, дифенилгуанидином и 2-меркапто-бензтиазолом // Вопросы материаловедения. 2019. № 3 (99). C. 91–98.
  7. Sedakova E. B., Kozyrev Yu. P. Using the wear model of polymer composites based on polytetrafluoroethylene to determine the filling efficiency of matrix // In book: Mechanics and Control of Solids and Structures. Advanced Structured Materials / Eds. V. A. Polyanskiy, A. K. Belyaev. Springer, Cham. 2022. 646 p. Chapter 27. P. 573–588.
  8. Chawla R., Sharma S. A molecular dynamics study on Young’s modulus and tribology of carbon nanotube reinforced styrene-butadiene rubber // J. of Molecular Modeling. 2018. V. 24 (4). P. 1–9.
  9. He E., Wang S., Li Y. et al. Enhanced tribological properties of polymer composites by incorporation of nano-SiO2 particles: a molecular dynamics simulation study // Computational Materials Science. 2017. V. 134. P. 93–99.
  10. Wang B., Zhang K., Zhou C., Ren M., Gu Y., Li T. Engineering the mechanical properties of CNT-PEEK nanocomposites // The Royal Society of Chemistry. 2019. V. 9 (23). P. 12836–12845.
  11. Ли С. Методика оценки износостойкости полимерных нанокомпозиционных покрытий. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, 2023. 18 с.
  12. Lin F., Xiang Y., Shen H. S. Temperature Dependent Mechanical Properties of Graphene Reinforced Polymer Nanocompositese. A Molecular Dynamics Simulation // Compos. Part B Eng. 2017. V. 111. P. 261–269.
  13. Liu F., Hu N., Ning H., Atobe S., Yan C., Liu Y. et al. Investigation on the Interfacial Mechanical Properties of hybrid Graphene-Carbon Nanotube/Polymer Nanocomposites // Carbon. 2017. V. 115. P. 694–700.
  14. Huai Sun, Zhao Jin, Chunwei Yang, Reinier L. C. Akkermans, Struan H. Robertson, Neil A. Spenley, Simon Miller, Stephen M. Todd. COMPASSII: extended coverage for polymer and drug-like molecule databases // J. of Molecular Modeling. 2016. V. 22. P. 1–10.
  15. Subramaniyan A. K., Sun C. T. Continuum interpretation of virial stress in molecular simulations // Int. J. of Solids and Structures. 2008. V. 45 (14–15). P. 4340–4346.
  16. Swope W., Andersen H., Berens P. et al. A computer-simulation method for the calculation of equilibrium-constants for the formation of physical clusters of molecules-application to small water clusters // The Journal of Chemical Physics. 1982. V. 76 (1). P. 637–649.
  17. Nye J. F. Physical Properties of Crystals. Clarendon: Oxford, 1957. 350 p.
  18. Blanchet T. A., Kennedy F. E. Sliding wear mechanism of polytetrafluoroethylene (PTFE) and PTFE composites // Wear. 1992. V. 153 (1). P. 229–243.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences