Зависимость эквивалентных коэффициентов теплопроводности однослойной углеродной нанотрубки от ее хиральности

Композиционные материалы, состоящие из матрицы и упрочняющих элементов, в последнее время широко применяют в качестве конструкционных материалов различных технических устройств, работающих в условиях одновременного интенсивного теплового и механического воздействия. Модификация композитов структурно-чувствительными включениями, такими как однослойные углеродные нанотрубки, значительно улучшает термомеханические характеристики получаемого материала. Найдены зависимости эквивалентных коэффициентов теплопроводности однослойной углеродной нанотрубки от ее хиральности с использованием математической модели переноса тепловой энергии теплопроводностью в трансверсально-изотропной среде. Такие коэффициенты позволяют провести условную замену однослойной углеродной нанотрубки сплошным анизотропным волокном, что дает возможность в дальнейшем для оценки теплофизических свойств композитов, армированных такими объектами, использовать известные модели, разработанные для волокнистых композитов. Представленные результаты могут быть применены для оценки теплофизических характеристик композитов, армированных углеродными нанотрубками

Литература

[1] Palmero P. Structural ceramic nanocomposites: А review of properties and powders synthesis methods // Nanomaterials. 2015. Vol. 5. No. 2. P. 656–696. DOI: 10.3390/nano5020656

[2] Casati R., Vedani M. Metal matrix composites reinforced by nano-particles — a review // Metals. 2014. Vol. 4. No. 1. P. 65–83. DOI: 10.3390/met4010065

[3] Alibeigloo A., Liew K.M. Thermoelastic analysis of functionally graded carbon nanotube-reinforced composite plate using theory of elasticity // Composite Structures. 2013. Vol. 106. P. 873–881. DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.07.002

[4] Ayatollahi M.R., Shadlou S., Shokrieh M.M. Multiscale modeling for mechanical properties of carbon nanotube reinforced nanocomposites subjected to different types of loading // Composite Structures. 2011. Vol. 93. Iss. 9. P. 2250–2259. DOI: 10.1016/j.compstruct.2011.03.013

[5] Liew K.M., Lei Z.X., Zhang L.W. Mechanical analysis of functionally graded carbon nanotube reinforced composites: A review // Composite Structures. 2015. Vol. 120. P. 90–97. DOI: 10.1016/j.compstruct.2014.09.041

[6] Montinaro N., Pantano A. Parameters influencing the stiffness of composites reinforced by carbon nanotubes — a numerical-analytical approach // Composite Structures. 2014. Vol. 109. P. 246–252. DOI: 10.1016/j.compstruct.2013.11.004

[7] Understanding the polymer type and CNT orientation effect on the dynamic mechanical properties of high volume fraction CNT polymer nanocomposites / D. Urk, E. Demir, O. Bulut, D. Cakıroglu, et al. // Composite Structures. 2016. Vol. 155. P. 255–262. DOI: 10.1016/j.compstruct.2016.05.087

[8] Konstantinos G. Dassios, Costas Galiotis. Polymer-nanotube interaction in MWCNT/poly(vinyl alcohol) composite mats // Carbon. 2012. Vol. 50. P. 4291–4301. DOI: 10.1016/j.carbon.2012.04.042

[9] Thermal conductivity of MWCNT/epoxy composites: The effects of length, alignment and functionalization / Jin Gyu Park, Q. Cheng, Lu Jun, Jianwen Bao, et al. // Carbon. 2012. Vol. 50. Iss. 6. P. 2083–2090. DOI: 10.1016/j.carbon.2011.12.046

[10] Кац Е.А. Фуллерены, углеродные нанотрубки и нанокластеры. Родословная форм и идей. М.: Изд-во ЛКИ, 2008. 294 с.

[11] Зарубин В.С., Сергеева Е.С., Шишкина С.И. Оценки упругих свойств матрицы композита, упрочненной углеродными нанотрубками // Наука и образование: научное издание. 2016. № 9. С. 155–170. DOI: 10.7463/0916.0844318 URL: http://technomag.neicon.ru/doc/844318.html

[12] Зарубин В.С., Кувыркин Г.Н., Савельева И.Ю. Теплопроводность волокнистых композитов: вывод, оценка достоверности и параметрический анализ расчетных формул. Saarbrucken: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2013. 121 с.

[13] Елецкий А.В. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства // Успехи физических наук. 2002. Т. 172. № 4. С. 403–438. DOI: 10.3367/UFNr.0172.200204b.0401

[14] Зарубин В.С. Оценки эквивалентных коэффициентов теплопроводности фуллерена и однослойной углеродной нанотрубки // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 4. DOI: 10.18698/2308-6033-2013-4-669 URL: http://engjournal.ru/catalog/mathmodel/hidden/669/html

[15] Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 488 с.

[16] Елецкий А.В., Искандарова И.М., Книжник А.А., Красиков Д.Н. Графен: методы получения и теплофизические свойства // Успехи физических наук. 2011. Т. 181. № 3. С. 234–268. DOI: 10.3367/UFNr.0181.201103a.0233