Введение к работе
Актуальность темы. Метод ЯКР с успехом применяется при изучении кристаллической структуры и молекулярной динамики, структурных фазовых переходов, природы химической связи, межмолекулярных взаимодействий, дефектов кристаллической решетки и других микроскопических свойств твердых тел. Ядра, обладающие электрическим квадрупольным моментом, являются своеобразными зондами, позволяющими получать информацию о величине и динамике внутрикристаллических полей. В то же время несомненный интерес представляет изучение связи между изменениями спектральных параметров ЯКР кристаллов и состоянием окружающей их среды.
В связи с широким распространением композиционных материалов на полимерной основе первостепенную важность приобретает задача развития методической базы экспериментального исследования свойств этих материалов, развития существующих и создания новых методов неразрушающего контроля. Одним из таких методов является метод ЯКР на наполнителях.
Развитие ЯКР методов исследования твердых композиционных материалов позволит получать новую информацию, дополняющую получаемую известными методами и касающуюся как внутренних взаимодействий в системе матрица-наполнитель, так и особенностей макроскопического термомеханического поведения материала. Несомненный интерес представляет изучение процессов возникновения и релаксации внутренних напряжений и, особенно, в граничных слоях, прилегающих к поверхности кристаллов наполнителя.
Целью данной работы является изучение связи изменений спектральных параметров ЯКР кристаллов наполнителя с процессами развития и релаксации напряжений в матрице композиционного материала, а также развитие методик изучения упругих и термических свойств твердых композиционных материалов, основанных на использовании явления ядерного квадрупольного резонанса в наполнителях.
Научная новизна, научная и практическая значимость результатов.
1. Впервые экспериментально исследовано влияние концентрации и
размеров кристаллов индикаторного вещества, степени наполнения материала
на частоту и ширину линии ЯКР в условиях температурных и барических
воздействий на композиционный материал.
2. Впервые проведена интерпретация данных ЯКР с помощью
предложенной многочастичной структурной модели композиционного
материала. Модель адекватно описывает температурные и барические
зависимости частот ЯКР кристаллов индикаторного вещества.
3. Предложен способ определения упругих характеристик
композиционного материала на основе данных ЯКР.
-
Впервые установлена связь между шириной линии ЯКР кристаллов индикаторного вещества и напряженным состоянием матрицы.
-
Дано обоснование метода определения по данным ЯКР компонент внутренних напряжений в системе матрица - наполнитель.
-
Впервые показана возможность определения температуры и энергии активации молекулярных движений, характерных для высокоэластического состояния, по изменениям спектра ЯКР наполнителя.
-
Обнаружены эффекты влияния свойств промежуточного слоя матрицы на параметры спектра ЯКР индикаторного вещества.
Автор защищает
1) оригинальные результаты экспериментальных исследований
параметров спектра ЯКР ядер 6 Си в кристаллах СщО, размещенных в матрице
композиционного материала, подвергаемого температурным и барическим
воздействиям;
2) методы интерпретации данных ЯКР кристаллов индикаторного
вещества, позволяющие определять напряжения, эффективные упругие
характеристики твердого композиционного материала, а также температуру и
энергию активации молекулярных движений в матрице материала;
3) выявление связи между шириной линии ЯКР кристаллов
индикаторного вещества и напряжениями в матрице композиционного
материала, находящейся в стеклообразном состоянии;
4) экспериментальное обнаружение эффекта аномального уширения
линии ЯКР кристаллов индикаторного вещества в матрице композиционного
материала, находящейся в высокоэластическом состоянии.
Апробация работы. Результаты работ, вошедших в диссертацию, докладывались и обсуждались на XXVII-м конгрессе AMPERE (Казань, 1994), на Всероссийском совещании «Физико-химические методы исследования структуры полимеров и динамики молекулярных систем» (Йошкар-Ола, 1994), на Всероссийском семинаре «Структура и молекулярная динамика полимерных систем» (Йошкар-Ола, 1995).
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка цитируемой литературы. Диссертация изложена на 160 страницах текста, включая 26 рисунков и 21 таблицу. Библиография содержит 116 наименований работ российских и зарубежных авторов.
