Концентрация напряженности температурного поля на поверхности включений графена в композите с полимерной матрицей

Раздел находится в стадии актуализации

Значительный градиент температурного поля, который возникает в композиционных материалах вблизи границ раздела однородных компонентов с существенно различающимися теплопроводящими характеристиками, может приводить к ухудшению эксплуатационных характеристик материалов. В связи с этим актуально прогнозирование локальных температурных полей на границах между компонентами в композите. В работе рассмотрена задача вычисления напряженности температурного поля на границе включения в матричном композите со стороны матрицы. В обобщенном сингулярном приближении получены выражения для оператора концентрации напряженности температурного поля на поверхности анизотропных включений в форме сильно сжатых эллипсоидов в матричном композите в зависимости от положения точки на поверхности включения, объемной доли включений в материале, ориентации включения по отношению к направлению напряженности приложенного температурного поля. Данный оператор связывает поля на поверхности включения со стороны матрицы со средним значением напряженности температурного поля в образце композита. На основе полученных выражений проведены модельные расчеты для композита с полимерной матрицей типа ЭД-20 и включениями из многослойного графена. Вычислены значения модуля напряженности температурного поля в точках на ребрах включений со стороны матрицы при фиксированном значении напряженности приложенного температурного поля при разных аспектных отношениях эллипсоидов, моделирующих форму графеновых включений, а также при разных значениях углов, описывающих взаимную ориентацию включения и вектора напряженности приложенного поля. Показано, что в случае графеновых многослойных включений в точках на их острых ребрах напряженность поля со стороны полимерной матрицы может на несколько порядков превышать напряженность приложенного поля.
Лавров Игорь Викторович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия; Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, г. Москва, Россия
Бардушкин Владимир Валентинович
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия; Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, г. Москва, Россия
Яковлев Виктор Борисович
Институт нанотехнологий микроэлектроники Российской академии наук, г. Москва, Россия
Мигунова Екатерина Сергеевна
Национальный исследовательский университет «МИЭТ», г. Москва, Россия

124498, г. Москва, г. Зеленоград, площадь Шокина, дом 1, МИЭТ, ауд. 7231

+7 (499) 734-62-05
magazine@miee.ru