Перегляд за Автор "Karvatskii Anton Ya."

Зараз показуємо 1 - 1 з 1
  • Ескіз
    Документ
    Визначення теплопровідності композиційних матеріалів з поліетиленовою матрицею методами молекулярної динаміки
    (Гельветика, 2024) Омельчук І. В.; Карвацький А. Я.; Omelchuk Iryna V.; Karvatskii Anton Ya.
    Відомо, що створення нових композиційних матеріалів класичними методами є складною задачею, що пов’язана зі значними витратами матеріальних і часових ресурсів. Тому виникає потреба у застосуванні альтернативних підходів, до яких належать методи молекулярної динаміки (МД), що є потужним інструментом для теоретичного дослідження фізичних властивостей полімерних композиційних матеріалів ще на етапі їх розробки, тобто без створення експериментальних зразків. Мета. Визначення ефективної теплопровідності полімерних композиційних матеріалів з поліетиленовою (polyethylene (PE)) матрицею і армуючими наповнювачами із вуглецевих нанотрубок (carbon nanotubes (CNT) і графену (graphene (GR)) з використанням МД моделювання. Методика. У роботі використано метод Green–Kubo з рівноважним підходом МД, за яким тензор другого рангу теплопровідності молекулярної системи визначається за флуктуаційно-дисипаційною теоремою, в якій поєднується середнє значення за ансамблем автокореляції теплового потоку з теплопровідністю. Результати. З використанням LAMMPS здійснено МД моделювання ефективної теплопровідності – ¬eff молекулярних систем PE-pure і нанокомпозитів PE-CNT, PE-GR за різної об’ємної частки наповнювача – ¬ на інтервалі температур (275–350) К. Достовірність отриманих результатів МД підтверджено верифікацією через порівняння поточних даних теплопровідності PE-pure з експериментом. Показано, що різниця між експериментом і даними МД моделювання становить: за температури 275 К – - 4,9 %, а за 350 К – ¬ 0,8 % і залежність ¬eff T має спадаючий характер з ростом температури як і в експерименті. Також виконано порівняння даних МД моделювання ефективної теплопровідності PE-CNT і PE-GR з відповідними даними розрахованими за теоретичними залежностями для полімерних композиційних матеріалів. Встановлено, що теоретичні залежності дають занижені на (7–27) % значення ефективної теплопровідності порівняно з МД моделюванням. Наукова новизна. Отримано функціональні залежності ефективної теплопровідності PE-pure, PE-CNT і PE-GR від температури на інтервалі (275–325) К та різної об’ємної частки наповнювачів та залежності ¬ – eff за температури 293 К для PE-CNT і PE-GR. Практична значимість. Отримані дані з ефективної теплопровідності нанокомпозитів PE-CNT і PE-GR потрібні для розв’язання задач теплового стану та незв’язаної термопружності в умовах експлуатації виробів з нанокомпозиційних матеріалів в континуальному наближенні.