25 октября 2026 г.
В России ученые КБГУ предложили модель газопроницаемости полимерных композитов
Исследователи связали барьерные свойства поликарбонатных композитов со сцеплением полимера и наполнителя. Расхождение расчетов с экспериментом составило 6-7 процентов.
Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета имени Х. М. Бербекова разработали модель для оценки газопроницаемости полимерных композитов. В расчетах учитывается физико-химическое сродство наполнителя и полимерной основы, сообщила «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу КБГУ.
Авторы рассчитывают, что подход упростит разработку материалов для пищевой упаковки и антикоррозийных покрытий. Речь пока идет о прогнозировании свойств композитов, а не о готовом изделии для промышленного выпуска.
Поликарбонат смешали с графитом и графеном
В исследовании участвовали специалисты КБГУ, Дагестанского государственного педагогического университета имени Р. Гамзатова и Российского государственного университета туризма и сервиса.
Основой образцов стал поликарбонат на базе бисфенола А. В него методом смешения в расплаве вводили графит и термически восстановленный графен. Твердые частицы усложняют путь газовых молекул через материал и тем самым влияют на его проницаемость.
Исследователи сосредоточились на аффинности компонентов, то есть на степени их сродства и прочности контакта. Наиболее заметно этот фактор проявляется при малом размере частиц и их равномерном распределении в полимерной матрице.
Модель проверили на экспериментальных данных
Для описания структуры композитов команда использовала фрактальный анализ. Он помог связать извилистость пути газовых молекул с характером взаимодействия между полимером и наполнителем. На этой основе ученые составили систему эмпирических уравнений.
Расхождение между расчетными и экспериментальными значениями составило 6-7 процентов. По оценке разработчиков, такой результат находится в пределах стандартной инструментальной погрешности.
Модель можно применять для предварительного расчета характеристик материала до его синтеза. Для других классов полимеров и наполнителей потребуются отдельные коэффициенты.
Результат подходит для разбора в учебных работах
Исследование дает студентам материаловедческих и химико-технологических направлений конкретный пример связи между микроструктурой композита и его эксплуатационными характеристиками. В курсовой или выпускной работе можно отдельно рассмотреть роль размера частиц, их распределения, объемной доли и сцепления с матрицей.
При интерпретации результата следует разделять лабораторную модель и свойства серийной упаковки. Представленные расчеты относятся к исследованным поликарбонатным композитам и сами по себе не подтверждают срок хранения продуктов в готовой таре.
