Элбакян Лусине Самвеловна, кандидат физико-математических наук, доцент
пр. Университетский, 100, Волгоград, 400062
Lusine S. Elbakyan, Cand. Sc. (Phys. and Math.), Associate Professor, Volgograd State University, Volgograd
100, Universitetskiy Av., Volgograd, 400062
Статья содержит обзор современных работ, посвященных получению композиционных материалов на основе полиметилметакрилата (ПММА), полипропилена (ПП) с улучшенными характеристиками. Формирование целостных научных представлений о процессах получения нанокомпозитов лежит в основе создания материалов нового поколения. В таких системах матрицей служат традиционные полимеры, а функцию проводящего наполнителя выполняют углеродные нанотрубки. Ключевое значение здесь приобретает изучение эффектов, возникающих при введении сверхмалых количеств углеродных наночастиц: именно они позволяют кардинально изменить широкий спектр свойств полимеров без значительного удорожания материала. Наряду с экспериментами по улучшению проводящих полимеров все более приоритетную роль играет многомасштабное моделирование. Вычислительные эксперименты сокращают затраты на разработку и прогнозируют стабильность материалов при нагрузках, что превращает моделирование в ключевой драйвер технологического прогресса в области органической электроники. Подтверждая эффективность вычислительных методов, авторы приводят результаты собственных исследований механизмов взаимодействия перечисленных полимеров с одно- и двуслойными УНТ, приведших к созданию композитной полимерной системы, выполненных с использованием современного квантово-химического метода – теории функционала плотности DFT. Таким образом, представленный обзор не только обобщает существующие достижения в области композитов УНТ/ПММА и УНТ/ПП, но и задает новый методологический вектор, в котором вычислительные методы (в частности, DFT) становятся равноправным, а на начальных этапах – приоритетным инструментом проектирования нанокомпозитов с прогнозируемыми свойствами.
This article presents a review of contemporary studies on the production of composite materials based on polymethyl methacrylate (PMMA) and polypropylene (PP) with improved properties. The formation of a coherent scientific understanding of the processes involved in producing nanocomposites underpins the development of next-generation materials. In such systems, conventional polymers serve as the matrix, while carbon nanotubes act as the conductive filler. The study of effects that arise from the introduction of ultra-small quantities of carbon nanoparticles is of key importance here: it is precisely these effects that enable a dramatic change in a wide range of polymer properties without significantly increasing material costs. Alongside experiments aimed at improving conductive polymers, multiscale modeling is playing an increasingly priority role. Computational experiments reduce development costs and predict the stability of materials under load, transforming modeling into a key driver of technological progress in the field of organic electronics. Confirming the effectiveness of computational methods, the authors of this article present the findings of their own research on the interaction mechanisms between the aforementioned polymers and single- and double-walled carbon nanotubes, which led to the creation of a composite polymer system. This research was conducted using a modern quantum-chemical method – density functional theory (DFT). Thus, the presented review not only summarizes existing achievements in the field of CNT/PMMA and CNT/PP composites, but also establishes a new methodological vector in which computational methods (particularly DFT) become an equal and, at early stages, a priority tool for designing nanocomposites with predictable properties.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.