Автореферат (1103232)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиМЕЛЬНИКОВ АЛЕКСЕЙ ПЕТРОВИЧИсследование процессов структурообразования полимеров методаминанокалориметрии и синхротронной нанофокусной рентгеновскойдифракции01.04.07 - Физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква – 2017Работа выполнена в лаборатории инженерного материаловедения факультетафундаментальной физико-химической инженерии МГУ имени М.В. Ломоносова.Научный руководитель-Иванов Дмитрий Анатольевич,к.ф.-м.н., профессор,заведующий лабораториейинженерного материаловеденияфакультета фундаментальной физикохимической инженерии МГУимени М.В.

ЛомоносоваОфициальные оппоненты -Защита диссертации состоится « » ____________ 2017 г. в ___ часов на заседаниидиссертационного совета МГУ.01.01 Московского государственного университетаимени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, дом1, строение 2, физический факультет.e-mail: melnikov.al.pe@gmail.comС диссертацией можно ознакомиться в отделе диссертаций научнойбиблиотеки МГУ имени М.В. Ломоносова (Ломоносовский просп., д.27) и на сайтеИАС «ИСТИНА»: http:istina.msu.ru/dissertations/Автореферат разослан « »2017 г.Ученый секретарьдиссертационного совета,к.ф.-м.н.Лаптинская Т.В.2Общая характеристика работыАктуальность работыПри разработке и внедрении новых экспериментальных методов и созданиинового научного оборудования большой интерес часто вызывается возможностьюодновременного измерения нескольких физико-химических параметров системы, вособенности в in-situ условиях.

Зачастую именно комбинирование несколькихметодов и проведение in-situ измерений дает не только выигрыш во времениэксперимента, но и предоставляет принципиально новые аналитическиевозможности, что, например, может позволить понять механизмы сложныхпроцессов структурообразования. В особенности возможность проведения такихэкспериментов является ключевой при работе с системами, имеющими сложнуюмногофазную структуру, характерную для полимерных материалов.В данной работе предложено развитие метода нанокалориметрии и егосовмещение с синхротронной мико- и нано-фокусной рентгеновской дифракциейдля исследования сложного фазового поведения наноструктурированных образцовчастично кристаллических полимеров.

Сама по себе нанокалориметрия, илисверхбыстрая калориметрия на чипе, впервые была предложена в конце 20 века истала возможной благодаря изобретению сенсоров MEMS-типа. Развитиенанокалориметрии значительно расширило область применения термическогоанализа, однако еще более актуальным вопросом на сегодняшний день является еесовмещение с другими методами физико-химического анализа для лучшегопонимания и объяснения сложных переходов, имеющих место в ходе нагревов иохлаждений образцов полимерных материалов. В связи с этим в настоящей работепредлагается совмещение нанокалориметрии с оптической микроскопией и микрои нанофокусной синхротронной рентгеновской дифракцией для проведения in-situэкспериментов по исследованию структуры и теплофизических свойств. Вчастности, в диссертации описаны процессы эволюции микроструктуры в ходебыстрых нагревов некоторых полужесткоцепных полимеров, обладающихфеноменом множественного плавления.Теоретическая и практическая значимостьТеоретическая значимость данной работы состоит в объяснении феноменамножественного плавления и процессов плавления-рекристаллизации частичнокристаллических полужесткоцепных полимеров.

Данный вопрос обсуждаетсямировым научным сообществом уже на протяжении 50 лет и пока не находитоднозначного ответа при использовании классических методов физикохимического анализа. В свою очередь, именно на примере данных полимеровпоказана практическая значимость предлагаемого метода по совмещениюнанокалориметрии и синхротронной нанофокусной рентгеновской дифракции дляисследования фазового поведения наноструктурированных образцов частичноупорядоченных полимеров и других сложных систем.

В работе показано, чтопредложенный метод дает возможность проведения экспериментов, недоступныхученому сообществу ранее, при этом его использование оправдано с точки зренияуникальности и учета экономической выгоды при функционировании влабораторных условиях.3Научная новизнаСам по себе метод нанокалориметрии относительно недавно началприменяться для исследования полимерных материалов и единственным насегодняшний день коммерчески доступным прибором является Flash DSC отMettler Toledo.

Однако, данный прибор обладает рядом недостатков и делаетзатруднительным совмещение с другими методами физико-химического анализа.Ранее в научной литературе описывалось ex situ совмещение нанокалориметрии сметодамирентгеновскойдифракциидляизученияобразцовнаноструктурированных образцов полимерных материалов, однако в даннойработе впервые описано их in-situ совмещение с высоким температурным ивременным разрешением эксперимента.

Кроме того, важно отметить выносимое назащиту положение, касающееся рассмотрения и объяснения механизмовплавления-реоганизации, имеющих место в ходе термической обработкибольшинства частично-кристаллических полужесткоцепных полимеров.Цели и задачиЦелью данной работы является использование методов сверхбыстройкалориметрии на чипе и их совмещение с другими методами физико-химическогоанализа для исследования процессов фазовых превращений и объясненияфеномена множественного плавления полужесткоцепных полимеров. Длядостижения этой цели в работе были поставлены и успешно решены следующиезадачи:1) Разработка экспериментальной установки для in-situ исследованияструктуры и теплофизических свойств наноструктурированныхполимерных материалов при помощи синхронного совмещения методовсверхбыстрой калориметрии на чипе с оптической микроскопией и микрои нанофокусной синхротронной рентгеновской дифракции.2) Проведение in-situ исследования структуры и теплофизических свойствнаноструктурированных полимерных материалов при помощисинхронного совмещения методов сверхбыстрой калориметрии на чипе иоптической микроскопии.3) Проведение in-situ и ex-situ исследования структуры и теплофизическихсвойств наноструктурированных полимерных материалов при помощиодновременной сверхбыстрой калориметрии на чипе и микро- инанофокусной синхротронной рентгеновской дифракции.4) Объяснение процессов, протекающих при изменении микроструктуры входе быстрых нагревов образцов полужесткоцепных полимеров,обладающих феноменом множественного плавления.МетодыХарактерная особенность предлагаемых методов – это возможностьпроведения экспериментов с использованием образцов, масса которых составляетединицы нанограмм или даже сотни пикограмм, что позволяет исследоватьструктуру и теплофизические свойства наноструктурированных образцов,недоступных для традиционных методик сканирующей калориметрии.

Высокаячувствительность, необходимая для работы с образцами малой массы, достигается4благодаря использованию высоких скоростей нагревания/охлаждения (до 105К/с) врежиме экспериментов с постоянными скоростями нагрева и охлаждения (DCкалориметрия) и в режиме модуляционной калориметрии (AC калориметрия).Кроме того, в использованной экспериментальной установке реализованавозможность проведения измерения со скоростями нагрева, характерными как дляклассической ДСК, так и для АС и для DC калориметрии, а также возможностьсовмещения предлагаемого метода с синхротронной нанофокусной рентгеновскойдифракцией и оптической микроскопией. Последнее стало возможным благодаряреализации открытого интерфейса используемого Нанокалориметра и егоинтеграции в нанофокусную линию ID13 Европейского центра синхротронногоизлучения (ESRF, Гренобль, Франция), а также в оптические микроскопы Carl Zeissлинейки Axioscope.

Для сравнения и предварительной характеристикитеплофизических параметров исследуемых материалов была использованастандартная методика дифференциальной сканирующей калориметрии.Выносимые на защиту положения− Разработан комплексный экспериментальный метод исследования,совмещающий метод нанокалориметрии с нано- и микрофокуснойсинхротронной рентгеновской дифракцией.− Доказана актуальность предлагаемого комплексного метода при помощипроведения новых, ранее недоступных ученому сообществу, экспериментовна образцах частично-кристаллических полужесткоцепных полимеров.− Исследованыпроцессыструктурообразованияиплавленияполужесткоцепных полимеров на примере типичного ароматическогополиэфира, поли(триметилен терефталата).− Показано, что на термодинамическую стабильность кристалловполужесткоцепных полимеров в значительной степени может влиять нетолько их толщина, но также и другие факторы; среди последних,предположительно, одним из важнейших является отрицательное давлениена кристалл со стороны соседних аморфных областей, что объясняетфеномен множественного плавления полужесткоцепных полимеров.− Эволюция микроструктуры образцов поли(триметилен терефталата),закристаллизованных при различных условиях, была исследована в ходе insitu экспериментов при нагревах с различными скоростями (от 1 °С/мин до180 000 °С/мин).

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации