Введение................................................................................................................... 6
Глава 1. Использование наночастиц для улучшения материалов и
Особенности их синтеза. Обзор литературы ................................................. 16
1.1. Влияние наночастиц на свойства материалов............................................. 19
1.1.1. Диэлектрические материалы................................................................... 20
1.1.2. Наножидкости.............................................................................................. 22
1.1.3. Буровые растворы ....................................................................................... 24
1.1.4 Жидкие кристаллы и прочие материалы ................................................... 26
1.1.5 Керамика ....................................................................................................... 27
1.2. Методы получения нанопорошков............................................................... 30
1.3. Образование наночастиц ............................................................................... 37
1.4. Фрактальность нанокластеров ...................................................................... 39
1.4.1. Численное моделирование ......................................................................... 40
Глава 2. Материалы и методы их исследования .......................................... 47
2.1. Исследованные наночастицы, методы их синтеза...................................... 47
2.2. Методика гидрофобизации ........................................................................... 51
2.2.1. Методика гидрофобизации поверхности наночастиц............................. 51
2.2.2. Анализ спектров гидрофобизованных порошков.................................... 52
2.3. Формирование дисперсионных сред............................................................ 55
2.3.1 Метод диспергации наночастиц в материалы........................................... 56
2.4. Методы оптической спектроскопии............................................................. 58
2.4.1 Сущность и преимущества метода............................................................. 58
2.4.2 Идентификация поверхностных центров. ................................................. 60
2.4.3. Методики зондов в ИК спектроскопии..................................................... 61
2.4.4. Методики оптической спектроскопии ...................................................... 62
2.5. Индикаторный метод и метод динамической pH-метрии.......................... 64
2.6 Методика экспериментов по имитационному моделированию структуры
наночастиц ............................................................................................................. 673
2.7. Испытания материалов на прочность .......................................................... 68
2.8. Метод инструментального индентирования и изучение кинетики
деформирования .................................................................................................... 70
2.9. Вычисление фрактальной размерности ....................................................... 74
Глава 3. Структура поверхности наночастиц............................................... 75
3.1 Изменения структуры материалов ................................................................ 75
3.2 Центры Бренстеда и Льюиса.......................................................................... 76
3.2.1 Анализ образцов диоксида кремния........................................................... 76
3.2.1.1 Метод ИК спектроскопии......................................................................... 76
3.2.1.2 Метод ЭСДО спектроскопии ................................................................... 84
3.2.2 Анализ образцов оксида алюминия и диоксида титана ........................... 86
3.2.2.1 Образцы оксидов алюминия .................................................................... 86
3.2.2.2 Образцы оксидов титана........................................................................... 88
3.2.2.3 Свойства поверхности .............................................................................. 93
3.2.2.4 Льюисовские кислотные центры............................................................. 95
3.2.3 Обсуждение результатов ............................................................................. 98
3.3. Индикаторный метод и метод динамической pH-метрии........................ 101
3.3.1 Метод динамической рН-метрии.............................................................. 101
3.3.2 Метод кислотно-основных индикаторов................................................. 103
3.3.3 Сопоставление результатов, полученных методами ИК спектроскопии,
динамической pH-метрии и индикаторным методом...................................... 107
3.4. Структурное состояние наночастиц SiO2, Al2O3....................................... 108
3.4.1. Диоксид кремния....................................................................................... 108
3.4.1.1 Результаты имитационного моделирования SiO2 ................................ 109
3.4.2. Оксид алюминия ....................................................................................... 114
3.4.2.1 Особенности имитационного моделирования Al2O3........................... 114
3.4.2.2 Результаты имитационного моделирования Al2O3 .............................. 117
3.4.3. Механические характеристики аморфных наночастиц ........................ 126
3.5. Фрактальная размерность наночастиц....................................................... 1294
3.6. Выводы по главе 3........................................................................................ 132
Глава 4. Механические свойства сред с наночастицами на примере
вязкости............................................................................................................... 134
4.1. Экспериментальные измерения вязкости.................................................. 136
4.2. Взаимодействие дисперсионной среды и наночастиц ............................. 139
4.3. Корректировка теоретического значения объемной концентрации ....... 142
4.4. Зависимость вязкости от величины удельной поверхности.................... 147
4.5. Величина присоединенного слоя................................................................ 150
4.6. Измерение ζ-потенциала.............................................................................. 152
4.7. Гидрофобные поверхностные группы ....................................................... 155
4.8. Обсуждение результатов ............................................................................. 157
4.9. Выводы по главе 4........................................................................................ 158
Глава 5. Влияние наночастиц на полимерные композиты...................... 160
5.1. Воздействие наночастиц на полимер......................................................... 160
5.2. Результаты измерений гидрофобных и гидрофильных образцов........... 163
5.3. Локализация наночастиц в отвержденном полимере............................... 166
5.4. Влияние наночастиц на полимерную матрицу ......................................... 169
5.5. Кинетика деформации смолы после микроиндентирования................... 174
5.6. Взаимосвязь взаимодействия наночастицы - дисперсионная среда и
фрактальной размерности. ................................................................................. 187
5.6. Выводы по главе 5........................................................................................ 189
Глава 6. Влияние наночастиц на свойства полимержидкокристаллических композитов............................................................. 190
6.1. Введение........................................................................................................ 190
6.2. Методики приготовления образцов и методы исследований.................. 192
6.3. Модель анализа сигналов при переориентации молекул ЖК ................. 194
6.4. Анализ перестроения ЖК при выключении управляющего поля .......... 197
6.5. Анализ перестроения ЖК при включении управляющего поля ............. 200
6.6. Анализ параметров ПДЖК.......................................................................... 2025
6.7. Выводы по главе 6........................................................................................ 203
7.Заключение...................................................................................................... 205
Список литературы ............................................................................................. 208
Список основных публикаций по диссертации ............................................... 249
