Тадқиқоти академӣ, забони фаҳмо

Verianla | Тадқиқоти академӣ ва илм ба забони тоҷикӣ

27 сентябр 2026, якшанбе
VERİANLAНашри мустақили илмӣ
Кушодан ё бастани меню
...
Саҳифаи асосӣ / Илмҳои амалӣ / Муҳандисӣ / Муҳофизати гармӣ аз −196 °C то 1150 °C: рӯйпӯши сабуки силиконӣ бо воҳидҳои фенилен ва этил
Муҳандисӣ

Муҳофизати гармӣ аз −196 °C то 1150 °C: рӯйпӯши сабуки силиконӣ бо воҳидҳои фенилен ва этил

Ин таҳқиқот барои бартараф кардани зиддияти доимии молекулавӣ байни чандирии ҳарорати паст ва устувории ҳарорати баланд дар каучукҳои силиконӣ полисилоксанҳои нави дорои пулҳои фениленӣ ва гурӯҳҳои паҳлуии этилӣ таҳия кардааст.

31/07/2026  Veri Anla 14 боздид
Муҳофизати гармӣ аз −196 °C то 1150 °C: рӯйпӯши сабуки силиконӣ бо воҳидҳои фенилен ва этил

Ин таҳқиқот барои бартараф кардани зиддияти доимии молекулавӣ байни чандирии ҳарорати паст ва устувории ҳарорати баланд дар каучукҳои силиконӣ полисилоксанҳои нави дорои пулҳои фениленӣ ва гурӯҳҳои паҳлуии этилӣ таҳия кардааст. Муҳаққиқон ҳадаф гузоштаанд, ки бо воҳидҳои сахти фениленӣ дар занҷири асосӣ вайроншавии ҳарорати баландро маҳдуд кунанд ва бо гурӯҳҳои паҳлуии метилӣ ва этилӣ ҳаракатнокии занҷирро нигоҳ доранд. Полимерҳои синтезшуда бо силикаи дудӣ ва микросфераҳои холии шишагӣ якҷо шуда, ба рӯйпӯшҳои ғафсиашон 3,5 mm табдил дода шуданд ва пас аз пешкоркарди нитрогени моеъ дар −196 °C дар шароити нақби шамолии камони плазмавӣ то 1150 °C санҷида шуданд.

Рӯйпӯши EMEQ-10, ки ҳамчун таркиби мутавозинтарин барҷаста шуд, зичии 0,628 g/cm³, мустаҳкамии кашиши 3,38 MPa ва дарозшавии шикасти 64,44 фоиз нишон дод. Дар озмоиши ҳарорати баланд пас аз пешкоркарди криогенӣ, ҳарорати сатҳи қафои рӯйпӯш 42 °C ва суръати миёнаи аблятсияи масса 0,027 g/s чен шуд. Таҳлили сатҳ ва буриш нишон дод, ки дар ҳарорати баланд микросфераҳои холии шишагӣ ва боқимондаҳои полимерии дорои фенилен якҷо шуда, қабати муҳофизатии керамикшудаи зич, пайваста ва ба гуфтаи муҳаққиқон “монанди зиреҳи пулакӣ” ташкил медиҳанд.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот исбот намекунад, ки мавод метавонад байни −196 °C ва 1150 °C пайваста ва барои муддати дароз истифода шавад. Озмоиш як даври лабораторӣ мебошад, ки пешкоркарди 15-дақиқаинаи нитрогени моеъро бо тақрибан 32 сония гармкунии марҳилавии плазмавӣ якҷо мекунад. Парвози воқеӣ, даврҳои дарозмуддати гармӣ, ларзиш, намӣ, радиатсия, оксигени атомӣ, хастагӣ ва шароити истеҳсоли калонҳаҷм арзёбӣ нашудаанд. Илова бар ин, таҳқиқот preprint аст ва ҳанӯз аз peer review нагузаштааст.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Саволи асосӣ ин аст, ки оё рӯйпӯши силиконӣ метавонад ҳам дар ҳарорати нитрогени моеъ ба қадри кофӣ чандир бошад, ки нахӯрад, ва ҳам дар зери ҷараёни шадиди гармӣ дар сатҳи 1150 °C ба қадри кофӣ устувор бошад, ки боқимондаи муҳофизатӣ ҳосил кунад.

Дар занҷири асосии каучукҳои анъанавии силиконӣ атомҳои силисий ва оксиген навбат ба навбат ҷойгир мешаванд. Азбаски скелети Si–O–Si монеаи пасти энергияи гардиш дорад, занҷирҳо ҳатто дар ҳарорати паст то андозае ҳаракат карда метавонанд. Ин хусусият ба силиконҳо чандирӣ медиҳад, аммо дар ҳарорати баланд метавонад ба ҳамон занҷир имкон диҳад, ки ба рӯйи худ печида ба молекулаҳои хурди ҳалқавӣ табдил ёбад. Муҳаққиқон ин равандро ҳамчун “газидани бозгашт” ё ҳалқашавии дохили занҷир шарҳ медиҳанд.

Барои баланд бардоштани устувории ҳарорати баланд метавон ба скелети полимер ҳалқаҳои ароматии фениленӣ илова кард. Воҳидҳои фениленӣ скелетро сахт мекунанд, ташаккули олигомерҳои ҳалқавии бухоршавандаро душвор мегардонанд ва ба карбоншавӣ мусоидат мекунанд. Аммо сахтии аз ҳад зиёд метавонад ҳаракатнокии занҷирро кам карда, ҳарорати гузариши шишагиро баланд ва маводро дар ҳарорати криогенӣ шикананда гардонад.

Равиши аслии таҳқиқот якҷо кардани ин ду хусусият дар як меъмории молекулавӣ мебошад:

  • Воҳидҳои сахти занҷири асосӣ: Пулҳои фениленӣ устувории ҳарорати баланд ва карбоншавиро дастгирӣ мекунанд.
  • Воҳидҳои чандири занҷири асосӣ: Сегментҳои силоксан ҳаракатнокии занҷири полимерро нигоҳ медоранд.
  • Занҷирҳои паҳлуии чандир: Гурӯҳҳои метилӣ ва махсусан этилӣ бастабандии мунтазами байни занҷирҳоро вайрон карда, чандирии ҳарорати пастро зиёд мекунанд.

Чаро диапазони ҳарорати силиконҳои анъанавӣ маҳдуд аст?

Муҳаққиқон диапазони маъмулии истифодаи каучукҳои силиконии анъанавиро тақрибан аз −55 °C то 300 °C муайян мекунанд. Дар ҳади поёнӣ кристаллизатсия ва камшавии ҳаракатнокии занҷир; дар ҳади болоӣ бошад ҳалқашавии скелет, пайдоиши силоксанҳои бухоршаванда, оксидшавӣ ва талафи сатҳ таъсир расонда метавонанд.

Дар Расми 1 се равиши молекулавӣ муқоиса шудааст. Сохторе, ки занҷири асосии чандир ва гурӯҳҳои паҳлуии чандирро якҷо истифода мебарад, дар ҳарорати паст ҳаракатнок аст, аммо дар ҳарорати баланд метавонад ба осонӣ вайрон шавад. Сохторе, ки ба занҷири асосии чандир гурӯҳҳои паҳлуии сахти фенилӣ илова мекунад, метавонад устувории гармиро зиёд кунад, вале дар ҳарорати паст шикананда шавад. Дар тарҳи муҳаққиқон бошад воҳидҳои фениленӣ ба дохили занҷири асосӣ ҷойгир шуда, гурӯҳҳои метилӣ ва этилӣ дар занҷирҳои паҳлуӣ нигоҳ дошта шудаанд.

“Таъсири этил” чӣ маъно дорад?

Дар таҳқиқот “таъсири этил” ҳамчун ба вуҷуд овардани фазои бештар стерикӣ байни занҷирҳои полимерӣ аз ҷониби гурӯҳҳои паҳлуии этилӣ ва душвор кардани бастабандии мунтазами занҷирҳо шарҳ дода мешавад. Гурӯҳи этилӣ аз гурӯҳи метилӣ ҳаҷмноктар аст. Ин афзоиши ҳаҷм наздикшавии сегментҳои ҳамсояи занҷирро маҳдуд карда, ҳаҷми озод ва ҳаракатнокии сегментҳоро зиёд карда метавонад.

Ин механизм ду натиҷа дод:

  1. Ҳарорати гузариши шишагии полимер паст шуда, чандирии он дар шароити криогенӣ беҳтар гардид.
  2. Гарчанде гурӯҳҳои этилӣ дар ҳарорати баланд осонтар канда мешаванд, ин кандашавӣ ба ҷойи ҳалқашавии дохили занҷир пайвастшавии салибии байни занҷирҳоро ҳавасманд карда, ба ташаккули шабакаи карбоншудаи устувортар мусоидат намуд.

Аз ин рӯ гурӯҳи этилӣ танҳо ҳамчун “занҷири паҳлуии чандиртар” амал накардааст. Он ҳамчунин роҳи химиявии бартаридоштаро ҳангоми вайроншавӣ тағйир додааст.

Кадом силсилаҳои полимерӣ синтез шуданд?

Муҳаққиқон ду силсилаи полисилоксан омода карданд:

  • Силсилаи EMQ-X: Аз воҳидҳои пулдори фениленӣ ва воҳидҳои метилсилоксан иборат аст. Ҳиссаи фенилен 5, 10, 15 ва 20 mol фоиз тағйир дода шуд.
  • Силсилаи EMEQ-Y: Ҳиссаи фенилен дар сатҳи 10 mol фоиз собит нигоҳ дошта шуд ва воҳидҳои силоксании дорои этил байни 5, 10, 15 ва 20 mol фоиз тағйир дода шуданд.

Дар муқоисаҳои муфассал намунаҳои EMQ-10 ва EMEQ-10 истифода шуданд. EMQ-10 полисилоксани пулдори фениленӣ мебошад, ки тақрибан 10 mol фоиз фенилен дорад ва гурӯҳи паҳлуии этилӣ надорад. EMEQ-10 бошад сохтори сеқисматӣ аст, ки тақрибан 10 mol фоиз фенилен ва 10 mol фоиз этил дорад. Сегментҳои боқимондаи чандир асосан аз воҳидҳои метилсилоксан иборатанд.

Полимерҳо чӣ гуна синтез шуданд?

Дар синтез маводи ибтидоии зерин истифода шуданд:

  • 1,4-bis(dimetilgidroksisilil)benzol: Воҳиди сахти пулдори фенилениро таъмин кард.
  • Гексаэтилсиклотрисилоксан: Воҳидҳои силоксании дорои гурӯҳҳои паҳлуии этилро таъмин кард.
  • Октаметилсиклотетрасилоксан: Воҳидҳои чандири силоксании дорои гурӯҳҳои паҳлуии метилро таъмин кард.
  • Полидиметилсилоксани нӯгаш гидроксилӣ: Ҳамчун моддаи хотимадиҳанда барои маҳдуд кардани дарозии занҷир истифода шуд.
  • Метилсиланолат: Ҳамчун оғозгари полимеризатсияи анионии кушодашавии ҳалқа истифода шуд.

Дар усули якзарфаи EMEQ-10 ҷузъҳои метилсилоксан, этилсилоксан ва фенилен тақрибан бо таносуби 0,8:0,1:0,1 истифода шуданд. Омехта бо суръати 250 давр/дақиқа механикӣ омехта, дар 110 °C 5 дақиқа беоб карда ва дар фишори атмосфера 3,5 соат полимеризатсия шуд. Сипас ҳарорат то 180 °C баланд карда шуда, раванд 1 соат идома ёфт. Дар марҳилаи охир система дар вакууми −0,10 MPa 30 дақиқа нигоҳ дошта шуд; оғозгари боқимонда ва мономерҳои вокунишнакарда хориҷ шуданд.

Дар натиҷа 143,3 грамм EMEQ-10-и шаффоф ва часпак ба даст омад ва ҳосилнокӣ 85,6 фоиз гузориш шуд. Массаи миёнаи молекулавӣ аз рӯи шумора 106.600 g/mol ва шохиси полидисперсӣ 2,31 чен шуд.

Рӯйпӯш чӣ гуна омода шуд?

Полисилоксани синтезшуда бо силикаи дудӣ, микросфераҳои холии шишагӣ ва миқдори мувофиқи n-гексан омехта шуд. Силикаи дудӣ тақвияти механикӣ ва назорати реологиро таъмин кард, дар ҳоле ки микросфераҳои холии шишагӣ барои зичии паст ва гузаронандагии пасти гармӣ илова шуданд.

Барои сахтшавии рӯйпӯш дар ҳарорати хонагӣ tetraethyl orthosilicate ва dibutyltin dilaurate истифода шуданд. Омехта ба сатҳи хӯлаи алюминийи бо сангреза омодашуда молида ва дар ҳарорати хонагӣ 7 рӯз сахт карда шуд. Дар озмоишҳои асосии муҳофизати гармӣ ғафсии рӯйпӯш 3,5 mm интихоб шуд.

Оё сохтори молекулавии ҳадаф воқеан ба вуҷуд омад?

Таҳлилҳои резонанси магнитии ҳастаӣ ворид шудани гурӯҳҳои ҳадафии фенилен, метил ва этилро ба сохтори полимер дастгирӣ карданд. Дар намунаи EMQ-10 сигнали протонӣ дар тақрибан 7,57 ppm ба протонҳои ҳалқаи фениленӣ нисбат дода шуд.

Дар намунаи EMEQ-10 илова бар ин сигналҳои гурӯҳи этилӣ мушоҳида шуданд:

  • Тақрибан 0,54-0,48 ppm: Протонҳои метиленӣ дар сохтори Si–CH2–CH3.
  • Тақрибан 0,97-0,94 ppm: Протонҳои метилии гурӯҳи этилӣ.
  • Дар спектри NMR-и карбон тақрибан 6,78-6,64 ва 7,67-7,32 ppm: Сигналҳои карбонии гурӯҳи этилӣ.

Дар NMR-и силисий-29 атомҳои силисийи мустақиман ба гурӯҳи фенил пайваст тақрибан дар −1,32 ppm; марказҳои силисийи наздик ва дуртар аз гурӯҳи фенилен тақрибан дар −19,5 ва −20,88 ppm сигнал доданд. Сигналҳои иловагии EMEQ-10 ба марказҳои силисийи дорои гурӯҳҳои паҳлуии этилӣ нисбат дода шуданд.

Спектрҳои FT-IR барои EMQ-10 ва EMEQ-10 хеле монанд буданд. Азбаски ларзишҳои хоси гурӯҳи этилӣ бо бандҳои қавии Si–CH3 ҳампӯш шуданд, онҳоро алоҳида ва равшан ҷудо кардан имконнопазир буд. Аз ин рӯ тасдиқи сохтори химиявӣ танҳо ба FT-IR не, балки ба арзёбии муштараки NMR-и протон, карбон ва силисий такя мекунад.

Гурӯҳи этилӣ ба массаи молекулавӣ ва часпакӣ чӣ гуна таъсир кард?

Массаи миёнаи молекулавии EMQ-10 аз рӯи шумора 90.400 g/mol ва EMEQ-10 106.600 g/mol чен шуд. Часпакӣ барои EMEQ-10 14,57 Pa·s ва барои EMQ-10 7,35 Pa·s буд. EMEQ-10 тақрибан ду баробар часпактар буд.

Ин фарқро танҳо ба мавҷудияти гурӯҳи этилӣ нисбат додан мумкин нест; афзоиши массаи молекулавӣ низ часпакиро зиёд мекунад. Муқоисаи таҳқиқот нишон медиҳад, ки ҳамроҳ бо тағйирдиҳии этилӣ полимери массаи молекулавӣ ва часпакии баландтар ба даст омадааст.

Ҳиссаи фенилен ба рафтори ҳарорати паст чӣ гуна таъсир кард?

Дар силсилаи EMQ-X бо афзоиши ҳиссаи фенилен ҳарорати гузариши шишагӣ аз −118,10 °C ба −96,92 °C баланд шуд. Баланд шудани ҳарорати гузариши шишагӣ нишон медиҳад, ки ҳаракати сегментҳои полимер дар ҳарорати баландтар маҳдуд шудан мегирад. Ба ибораи дигар, зиёд кардани фенилен устувории ҳарорати баландро дастгирӣ кард, аммо чандирии ҳарорати пастро кам намуд.

Ин натиҷа дилеммаи силикониро, ки таҳқиқот дар оғоз муайян кард, мустақиман тасдиқ мекунад: скелети сахттар муқовимати гармиро зиёд кард, аммо чандирии криогениро заиф намуд.

Ҳиссаи этил ба рафтори ҳарорати паст чӣ гуна таъсир кард?

Дар силсилаи EMEQ-Y, ки ҳиссаи фенилен дар 10 mol фоиз собит буд, бо афзоиши ҳиссаи этил ҳарорати гузариши шишагӣ аз −110,05 °C ба −114,78 °C паст шуд. Ҳарорати пасттари гузариши шишагӣ нишон медиҳад, ки ҳаракатнокии занҷир то ҳароратҳои пасттар нигоҳ дошта мешавад.

Муҳаққиқон ин пастшавиро бо дур кардани занҷирҳои ҳамсоя аз ҷониби гурӯҳҳои этилӣ, зиёд шудани ҳаҷми озод ва пешгирӣ аз ташаккули минтақаҳои мунтазами кристаллӣ шарҳ медиҳанд. Ин механизм ба мушоҳидаи мустақими ҳаракати молекулавӣ не, балки ба тамоюлҳои DSC ва тафсири сохтори молекулавӣ такя мекунад.

Фенилен ба устувории ҳарорати баланд чӣ гуна таъсир кард?

Дар силсилаи EMQ-X бо афзоиши фенилен ҳарорате, ки дар он 5 фоиз талафи масса ба амал меояд, аз 441,59 °C ба 480,51 °C баланд шуд. Ҳарорати суръати максималии вайроншавӣ аз 534,04 °C ба 557,64 °C расид.

Ҳарорати 5 фоиз талафи масса нишондиҳандаест, ки оғози намоёни вайроншавии гармии маводро нишон медиҳад. Ҳарорати максималии вайроншавӣ бошад нуқтаи босуръаттарин талафи массаро ифода мекунад. Баланд шудани ҳар ду қимат дастгирӣ мекунад, ки воҳидҳои фениленӣ вайроншавии скелети полимерро ба таъхир меандозанд.

Оё гурӯҳҳои этилӣ устувории ҳарорати баландро кам карданд?

Бо афзоиши ҳиссаи этил дар силсилаи EMEQ-Y ҳарорати 5 фоиз талафи масса аз 457,16 °C ба 432,16 °C ва ҳарорати максималии вайроншавӣ аз 548,16 °C ба 526,69 °C паст шуд. Аз ин рӯ гурӯҳҳои этилӣ чандирии ҳарорати пастро зиёд карда, аммо ҳарорати аввалини вайроншавии гармиро то андозае кам карданд.

Муҳаққиқон ин тамоюлро бо энергияҳои пайванди Si–C шарҳ медиҳанд. Энергияи додаи пайванди Si–C бо гурӯҳи метилӣ 317,9 kJ/mol ва бо гурӯҳи этилӣ 276,0 kJ/mol мебошад. Энергияи пасттар метавонад канда шудани пайванди Si–CH2–CH3-ро осон кунад.

Бо вуҷуди ин, EMEQ-10 аз EMQ-10 бо ҳамон ҳиссаи фенилен боқимондаи карбонии бештар гузошт. Аз ин рӯ кандашавии барвақти пайванд ҳамеша маънои муҳофизати ниҳоии бадтарро надорад. Кандашавии гурӯҳҳои этилӣ метавонад барои пайвастшавии салибии байни занҷирҳо ва ташаккули шабакаи карбоншуда роҳҳои нави реаксия кушода бошад.

Таҳлили TG-IR дар бораи механизми вайроншавӣ чӣ нишон дод?

Дар озмоишҳои TG-IR, ки таҳлили термогравиметрӣ ва спектроскопияи инфрасурхро якҷо мекарданд, нишонаҳои химиявии газҳои ҳангоми гармшавии полимер хориҷшаванда пайгирӣ шуданд. Бандҳои тақрибан 1026 ва 1084 cm−1 бо маҳсулоти ҳалқавии силоксан ва банди 3016 cm−1 бо метан алоқаманд дониста шуданд.

Дар атмосфераи нитроген бандҳои EMEQ-10, ки ба силоксанҳои ҳалқавӣ нисбат дода мешаванд, аз EMQ-10 заифтар буданд. Муҳаққиқон инро бо он шарҳ медиҳанд, ки гурӯҳҳои ҳаҷмноки этилӣ печидани занҷир ба рӯи худ ва ҳалқашавиро стерикӣ маҳдуд мекунанд.

Кандашавии пайвандҳои заифтари Si–C дар гурӯҳи этилӣ метавонад ба ҷойи ҳалқашавии дохили занҷир пайвастшавии салибии байни занҷирҳоро дастгирӣ кунад. Ҳамин тавр, ҳангоми пиролиз шабакаи устувортар ва ба ҳам пайваст ташаккул ёфтааст.

Дар атмосфераи ҳаво барои ҳар ду полимер бандҳои мувофиқ ба оксиди карбон ва диоксиди карбон дида шуданд. Дар EMEQ-10 ин сигналҳо қавитар буданд. Канда шудани осонтари гидрогенҳои метилении гурӯҳи этилӣ аз ҷониби радикалҳои аз оксиген ҳосилшуда метавонад боиси бештар табдил ёфтани карбонҳои этилӣ ба маҳсулоти CO ва CO2 гардад.

Зичӣ ва хосиятҳои механикии рӯйпӯшҳо чӣ гунаанд?

Зичии рӯйпӯшҳои дорои силикаи дудӣ ва микросфераҳои холии шишагӣ байни 0,628-0,675 g/cm³ чен шуд. Пасттарин зичӣ, 0,628 g/cm³, барои таркиби оптималии EMEQ-10 гузориш шуд.

Мустаҳкамии кашиши рӯйпӯши EMQ-10 2,51 MPa ва EMEQ-10 3,38 MPa буд. Афзоиш дар EMEQ-10 34,66 фоиз аст. Дарозшавии шикаст барои EMQ-10 61,70 фоиз ва барои EMEQ-10 64,44 фоиз чен шуд.

Ин қиматҳо нишон медиҳанд, ки тағйирдиҳии этилӣ на танҳо ҳаракатнокии ҳарорати паст, балки мустаҳкамии кашиши рӯйпӯши композитии омодашударо ҳам зиёд кардааст. Бо вуҷуди ин, массаи молекулавӣ, зичии пайвастшавии салибӣ, тақсимоти пуркунанда ва дараҷаи сахтшавӣ низ метавонанд ба натиҷаҳои механикӣ саҳм гузоранд.

Натиҷаҳои гузаронандагии гармӣ чӣ гунаанд?

Дар озмоиши гузаронандагии гармии ҳарорати баланд дар 250 °C қиматҳои зерин гузориш шуданд:

Матритсаи рӯйпӯшГузаронандагии гармӣ дар 250 °CШарҳи муқоисавӣ
MQ, каучуки силиконии метилӣ0,128 W/(m·K)Баландтарин қимат дар гурӯҳи муқоиса.
PMQ-10, силикони тиҷоратии дорои фенили занҷири паҳлуӣ0,126 W/(m·K)Аз MQ каме пасттар.
EMQ-10, силикони пулдори фениленӣ0,119 W/(m·K)Сохтори пулдори фениленӣ гузаронандагии пасттар нишон дод.
EMEQ-10, силикони дорои фенилен ва этил0,116 W/(m·K)Пасттарин қимат дар ченкунии 250 °C.

Дар Расми 6d-и матни асосӣ бошад барои PMQ-10, EMQ-10 ва EMEQ-10 мутаносибан қиматҳои 0,146, 0,152 ва 0,143 W/(m·K) нишон дода шудаанд. Таҳқиқот фарқи шароити ченкунӣ байни қиматҳои 0,126, 0,119 ва 0,116 W/(m·K), ки барои 250 °C дода шудаанд, ва гурӯҳи дуюми қиматҳои Расми 6d-ро равшан шарҳ намедиҳад. Аз ин рӯ ду гурӯҳи натиҷаҳоро набояд бесадо якҷо кард; бояд дар назар дошт, ки онҳо метавонанд ба шароити гуногуни, аммо номуайяни озмоиш тааллуқ дошта бошанд.

Озмоиши нақби шамолии камони плазмавӣ чӣ гуна татбиқ шуд?

Рафтори рӯйпӯшҳо дар ҷараёни баланди гармӣ дар нақби шамолии микрои камони плазмавӣ санҷида шуд. Ҷараёни максималии гармии гузоришшуда 0,45 MW/m² ва энталпияи махсуси максималӣ 2,60 MJ/kg буд.

Барномаи гармкунии марҳилавӣ чунин буд:

  1. Ҳарорати ибтидоӣ 250 °C.
  2. Дар 10 сонияи аввал то 550 °C баланд шудан.
  3. Дар 12 сонияи баъдӣ то 1150 °C баланд шудан.
  4. Дар 1150 °C 10 сония нигоҳ доштан.

Таъсири умумии ҳарорати баланд тақрибан 32 сония буд. Ин озмоиш бори кӯтоҳмуддат ва шадиди аэротермалиро ифода мекунад; озмоиши истифодаи пайваста барои соатҳо ё рӯзҳо нест.

Рӯйпӯши назоратии PMQ-10 чӣ гуна рафтор кард?

Рӯйпӯши тиҷоратии PMQ-10, ки дар занҷири паҳлуӣ гурӯҳи фенилӣ дорад, дар сонияи 22, вақте ҳарорат ба 1150 °C расид, аблятсияи пайваста нишон дод. Қабати карбонии дар сатҳ ҳосилшуда дар миқёси калон пора шуда, аз рӯйпӯш ҷудо гардид.

Гурӯҳҳои фенилии PMQ-10 ҳамчун занҷири паҳлуӣ ба скелети чандири силоксан пайвастанд. Ба гуфтаи муҳаққиқон, ин сохтор дар ҳарорати баланд минтақаҳои микрокристалии пайваста ва аз ҷиҳати механикӣ устувор ба вуҷуд оварда натавонист; боқимондаи ковок, шикананда ва номунтазам гузошт.

Чаро EMQ-10 ва EMEQ-10 дигар хел рафтор карданд?

Дар рӯйпӯшҳои EMQ-10 ва EMEQ-10, ки воҳидҳои фениленӣ мустақиман ба занҷири асосӣ ворид шудаанд, пас аз озмоиши нақби шамолӣ пулакҳои сатҳии бо тарқиш ҷудошуда, вале бо ҳам пайваст ба вуҷуд омаданд. Муҳаққиқон ин намуди зоҳириро ба пӯсти тимсоҳ монанд карда, “қабати керамикии монанди зиреҳи пулакӣ” номидаанд.

Ташаккули ин сохтор бо ду раванди ҳамзамон шарҳ дода мешавад:

  • Дар минтақаҳои дохилӣ ҳангоми вайрон шудани полимер газ хориҷ шуда, қабати ковоки пиролизӣ ба вуҷуд омадааст.
  • Дар сатҳ боқимондаҳои дорои фенилен, силикаи дудӣ ва микросфераҳои шишагии гудохташуда оксид шуда, ба пулакҳои зичи керамикӣ табдил ёфтаанд.

Сарҳадҳои байни пулакҳо метавонанд ба рӯйпӯш ёрӣ расонда бошанд, ки ба ҷойи шикастан ҳамчун як керамикаи пурра сахт, шиддати гармиро ба канорҳо тақсим кунад. Таҳқиқот ин механизмро бо морфология ва таҳлилҳои химиявӣ дастгирӣ мекунад; аммо тақсимоти шиддат мустақиман чен нашудааст.

Натиҷаҳои ададии нақби шамолӣ чӣ буданд?

РӯйпӯшГузаронандагии гармии Расми 6dҲарорати сатҳи қафоСуръати миёнаи аблятсияи массаРафтори сатҳ
PMQ-100,146 W/(m·K)54 °C0,118 g/sТалафи пайвастаи сатҳ ва боқимондаи суст.
EMQ-100,152 W/(m·K)47 °C0,023 g/sҚабати муҳофизатии монанди зиреҳи пулакӣ.
EMEQ-100,143 W/(m·K)43 °C0,035 g/sСохтори пулакии зичтар ва пайвастатар.

Дар озмоиши нақби шамолӣ бе пешкоркарди криогенӣ пасттарин суръати аблятсияи масса на дар EMEQ-10, балки дар EMQ-10 бо 0,023 g/s чен шуд. EMEQ-10 ҳарорати пасттари сатҳи қафо ва гузаронандагии пасттари гармӣ дар Расми 6d нишон дод. Аз ин рӯ натиҷаи “беҳтарин” вобаста ба меъёри истифодашуда тағйир меёбад.

Дар буриши рӯйпӯш кадом қабатҳо пайдо шуданд?

Тасвирҳои буриши SEM нишон доданд, ки дар рӯйпӯши зери ҷараёни гармӣ аз сатҳ ба самти зерсохтор се минтақа ба вуҷуд омадааст:

  1. Қабати керамикӣ: Минтақаи берунии мустақиман рӯ ба плазма. Микросфераҳои холии шишагӣ гудохта, бо боқимондаҳои полимер якҷо шуда ва сатҳи зич бо ковокии хурдтар ба вуҷуд оварданд.
  2. Қабати пиролизӣ: Минтақаи миёна, ки полимер қисман вайрон шуда ва як қисми микросфераҳо гудохта ё пора шудаанд. Аз сабаби хориҷ шудани газҳои вайроншавӣ ковок аст.
  3. Қабати вайроннашуда: Минтақаи наздик ба зерсохтор, ки афзоиши ҳарорат маҳдудтар буд. Микросфераҳои шишагӣ асосан солим ва дар матритса паҳн шудаанд.

Аксари микросфераҳо дар қабати вайроннашуда тақрибан 20-50 микрометр андоза доранд. Бо наздик шудан ба сатҳ гудохтан ва якҷошавии микросфераҳо зиёд шуд. Ин тағйири морфологӣ нишон медиҳад, ки дар ғафсии рӯйпӯш градиенти қавии ҳарорат мавҷуд аст.

Чаро қабати дохилии ковок метавонад муфид бошад?

Газҳои ҳангоми пиролиз хориҷшуда дар минтақаи дохилӣ сохтори ковок ба вуҷуд оварданд. Азбаски холигиҳои пур аз газ нисбат ба маводи сахт гузаронандагии гармии пасттар доранд, ин минтақа метавонад расидани гармиро ба зерсохтор суст кунад.

Аммо ковокӣ ҳамеша фоидаовар нест. Агар қабати сатҳӣ аз ҳад ковок ва суст бошад, онро ҷараёни плазма осон фарсуда карда метавонад. Сохтори пешниҳодкардаи таҳқиқот ба ҳамзистии ковокии изолятсионии дохилӣ ва керамикшавии зичу ба эрозия тобовари берунӣ такя мекунад.

Таҳлили XPS дар бораи химияи сатҳ чӣ нишон дод?

Спектроскопияи фотоэлектронии рентгенӣ барои омӯзиши пайвандҳои карбон, оксиген ва силисий дар сатҳи пас аз аблятсия истифода шуд. Ҳиссаи карбон дар сатҳҳои EMQ-10 ва EMEQ-10 аз PMQ-10 баландтар ёфт шуд.

Муҳаққиқон ин фарқро бо он шарҳ медиҳанд, ки воҳидҳои фениленӣ дар занҷири асосӣ дар ҳарорати баланд гидрогенро аз даст дода, ба гурӯҳҳои ароматии карбон табдил меёбанд. Гурӯҳҳои фениленӣ парокандашавии скелети силоксан ба олигомерҳои ҳалқавии бухоршавандаро маҳдуд карда, ба нигоҳ доштани скелети карбонӣ ёрӣ расондаанд.

Дар спектри карбонии ҳар се рӯйпӯш пайвандҳои C–Si бартарӣ доранд; саҳми хурдтари C–O низ мавҷуд аст. Пайванди C=O танҳо дар EMEQ-10 муайян шуда, бо сӯхтани нопурра ҳангоми аблятсия алоқаманд дониста шудааст.

Спектрҳои оксиген ва силисий нишон доданд, ки ҷузъи асосии ғайриорганикии боқимондаи сатҳ SiO2 мебошад. Ҳиссаи пайванди Si–O дар PMQ-10 аз EMQ-10 ва EMEQ-10 пасттар гузориш шуд. Муҳаққиқон ин натиҷаро бо ҳалқашавии бештари PMQ-10, ҳосил шудани олигомерҳои бухоршаванда ва баъдан ҳамчун силикаи суст таҳшин шудан шарҳ медиҳанд.

Механизми “зиреҳи пулакӣ” чӣ гуна ба вуҷуд меояд?

Механизми пешниҳодкардаи таҳқиқот пайдарпаии зеринро дорад:

  1. Ҷараёни баланди гармӣ канда шудани пайвандҳои Si–C, оксидшавӣ ва пиролизро дар сатҳи полимер оғоз мекунад.
  2. Воҳидҳои фениленӣ гидрогенро аз даст дода, минтақаҳои микрокристалии ароматӣ ва бой аз карбон месозанд.
  3. Силикаи дудӣ ва микросфераҳои шишагии гудохташуда дар атрофи ин скелети карбонӣ якҷо мешаванд.
  4. Дар сатҳ пулакҳои сахти керамикии бой аз силисий ва оксиген ба вуҷуд меоянд.
  5. Сарҳадҳои танги байни пулакҳо ба рӯйпӯш имкон медиҳанд, ки шиддатҳои васеъшавӣ ва фишурдашавии гармиро ба ҷойи як тарқиши калон дар бисёр сарҳадҳои хурд тақсим кунад.
  6. Қабати ковоки пиролизии зери он гузариши гармиро маҳдуд мекунад; қабати поёнии вайроннашуда бошад пайвастшавӣ бо сатҳи алюминийро нигоҳ медорад.

Ин механизм бо SEM, тақсимоти унсурҳо, XPS ва морфологияи аблятсия мувофиқ аст. Аммо сохтори кристалии минтақаҳои микрокристалӣ бо таҳлили муфассали дифраксионӣ мустақиман нишон дода нашудааст; шарҳҳои “гурӯҳи ароматӣ” ва тақсимоти шиддат тафсири механизмии муҳаққиқон аз рӯи таҷрибаҳо мебошанд.

Пешкоркарди криогенӣ чӣ гуна татбиқ шуд?

Рӯйпӯшҳо дар нитрогени моеъ тақрибан дар −196 °C 15 дақиқа нигоҳ дошта шуда, баъдан ба ҳарорати хонагӣ оварда ва дар ҳамон барномаи нақби шамолии камони плазмавӣ то 1150 °C гарм карда шуданд.

Пас аз нитрогени моеъ дар ҳеҷ рӯйпӯш бо чашми одӣ тарқиши равшан ё ҷудошавӣ аз зерсохтор дида нашуд. Аммо озмоиши баъдии нақби шамолӣ нишон дод, ки дар сохтори дохилии рӯйпӯшҳои аз назари макроскопӣ солим фарқиятҳои муҳим ба вуҷуд омадаанд.

PMQ-10 пас аз даври криогенӣ чӣ гуна рафтор кард?

PMQ-10 дар озмоиши плазмавӣ пас аз пешкоркарди нитрогени моеъ зарари шадиди аблятсия нишон дод. Ҳарорати сатҳи қафо 52 °C ва суръати миёнаи аблятсияи масса 0,108 g/s буд.

Ин натиҷа нишон медиҳад, ки PMQ-10 на танҳо дар ҳарорати баланд, балки вақте аввал ба фишурдашавии криогенӣ ва баъдан ба гармкунии босуръат дучор мешавад, ҳам қабати устувори сатҳро нигоҳ дошта натавонист.

EMQ-10 пас аз даври криогенӣ чӣ гуна рафтор кард?

Суръати аблятсияи массаи EMQ-10 бе пешкоркарди криогенӣ 0,023 g/s буд ва пас аз пешкоркарди криогенӣ ба 0,045 g/s расид. Ҳарорати сатҳи қафо 50 °C буд.

Гарчанде дар оғоз бо чашми одӣ тарқиши равшан дида нашуд, муҳаққиқон тахмин мекунанд, ки дар сохтори пулдори фениленӣ, вале бе этил, тарқишҳои микроскопии дохилӣ ба вуҷуд омада бошанд. Гумон меравад, ки дар ҳарорати баланд ин тарқишҳо ташаккули саривақтӣ ва пайвастаи қабати керамикии сатҳро пешгирӣ карда, баъдан боиси пора шудан ва ҷудо шудани қабат шудаанд.

Тарқишҳои дохилии микро дар ин бахш мустақиман тасвир нашудаанд. Аз ин рӯ шарҳи микротарқиш механизми пешниҳодшуда барои тафсири пастшавии мушоҳидашудаи иҷро мебошад.

EMEQ-10 пас аз даври криогенӣ чӣ гуна рафтор кард?

EMEQ-10 дар озмоиши ҳарорати баланд пас аз пешкоркарди −196 °C нишонаи равшани аблятсия нишон надод. Ҳарорати сатҳи қафо 42 °C ва суръати миёнаи аблятсияи масса 0,027 g/s чен шуд.

Барои EMEQ-10 бе пешкоркарди криогенӣ суръати аблятсия 0,035 g/s ва ҳарорати сатҳи қафо 43 °C буд. Пас аз пешкоркарди криогенӣ бад нашудани натиҷаҳо, ҳатто пасттар баромадани талафи массаи ченшуда нишон медиҳад, ки ин таркиб дар як давр ба фишурдашавии ҳарорати паст устувортар буд.

Муҳаққиқон ин фарқро бо мустаҳкамии баландтари кашиш ва буриши EMEQ-10 алоқаманд мекунанд. Ҳаракатнокии сегментӣ, ки гурӯҳҳои этилӣ таъмин мекунанд, метавонад ба рӯйпӯш кӯмак карда бошад, ки шиддатҳои дохилии аз фишурдашавии криогенӣ ба вуҷудомадаро бе ташаккули микротарқиш қабул кунад.

Мустаҳкамии буриш бо ҳарорат чӣ гуна тағйир ёфт?

Дар ҳар се рӯйпӯш бо паст шудани ҳарорат мустаҳкамии буриши ченшуда афзуд. Қиматҳои Расми 9d чунинанд:

Рӯйпӯш25 °C−50 °C−60 °C−70 °C
PMQ-101,872,752,903,41
EMQ-101,621,881,952,09
EMEQ-101,962,843,243,57

Дар меҳвари график қиматҳо ҳамчун “мустаҳкамии кашиш-буриш” дода шудаанд, аммо воҳид дар расми асосӣ равшан хонда намешавад. Аз ин рӯ дар ҷадвал рақамҳо бо шакли худи таҳқиқот оварда шуда, воҳиди тасдиқнашуда илова нашудааст.

EMEQ-10 дар ҳамаи ҳароратҳо яке аз баландтарин ё баландтарин мустаҳкамиро нишон дод. Муҳаққиқон афзоиш дар ҳарорати пастро бо кам шудани ҳаракатнокии занҷир ва ташаккули минтақаҳои сохтории мунтазамтар мепайванданд.

Оё рӯйпӯш аз зерсохтор ҷудо шуд?

Тибқи маълумоти иловагии таҳқиқот, ҳамаи рӯйпӯшҳо дар озмоишҳои механикӣ дар ҳарорати хонагӣ ва шароити криогенӣ ба ҷойи ҷудошавӣ аз сарҳади рӯйпӯш–зерсохтор, шикасти когезионӣ дар дохили худи рӯйпӯш нишон доданд. Ин мушоҳида пешниҳод мекунад, ки пайвастшавӣ бо сатҳи алюминий аз мустаҳкамии дохилии рӯйпӯш заифтар нест.

Бо вуҷуди ин, натиҷаҳои бадастомада бо як усули лаборатории омодасозӣ барои сатҳҳои калон, геометрияҳои мураккаб, ларзиш, намӣ, ифлосшавӣ ё таҳаммулҳои истеҳсолӣ кафолати мустақими часпиш намедиҳанд.

Таҳқиқот кадом натиҷаҳоро дастгирӣ мекунад?

  • Илова кардани воҳидҳои фениленӣ ба занҷири асосии полисилоксан оғози вайроншавӣ ва ҳарорати максималии вайроншавиро баланд кард.
  • Аз ҳад зиёд зиёд кардани ҳиссаи фенилен ҳарорати гузариши шишагиро баланд ва чандирии ҳарорати пастро кам кард.
  • Гурӯҳҳои паҳлуии этилӣ ҳарорати гузариши шишагиро паст карда, устувории сохториро пас аз даври криогенӣ беҳтар карданд.
  • Гурӯҳҳои этилӣ ҳарорати аввалини вайроншавии гармиро кам карданд, аммо бо маҳдуд кардани ҳалқашавии дохили занҷир ба ташаккули боқимондаи карбонии бештар салибпайвастшуда мусоидат намуданд.
  • Рӯйпӯшҳои пулдори фенилении EMQ-10 ва EMEQ-10 нисбат ба PMQ-10-и дорои фенили занҷири паҳлуӣ суръати пасттари аблятсияи масса ва ҳарорати пасттари сатҳи қафо нишон доданд.
  • EMEQ-10 дар озмоиши кӯтоҳмуддати плазмавӣ пас аз пешкоркарди криогенӣ ҳарорати сатҳи қафои 42 °C ва суръати аблятсияи массаи 0,027 g/s нишон дод.
  • Ҳамзистии қабати зичи керамикии сатҳ ва қабати ковоки пиролизии дохилӣ ба муҳофизати гармӣ ва муқовимати эрозия мусоидат кард.

Таҳқиқот чиро исбот намекунад?

  • Исбот намекунад, ки мавод метавонад байни −196 °C ва 1150 °C пайваста ва дарозмуддат кор кунад.
  • Муқовимат дар 1150 °C танҳо ба озмоиши кӯтоҳи плазмавӣ бо нигоҳдории тақрибан 10 сония асос меёбад.
  • Дар киштии кайҳонӣ, василаи гиперсадоӣ ё мушаки воқеӣ тасдиқи парвоз анҷом нашудааст.
  • Умри хастагӣ пас аз ҳазорҳо даври криогенӣ-гарм арзёбӣ нашудааст.
  • Оксигени атомӣ, вакуум, радиатсияи ултрабунафш, радиатсия, намӣ, борон, намак, ларзиш ва зарба якҷоя санҷида нашудаанд.
  • Қобилияти татбиқи рӯйпӯш ба қисмҳои калон ва каҷ ё пайвастагии истеҳсоли сериявӣ нишон дода нашудааст.
  • Исбот нашудааст, ки қабати монанди зиреҳи пулакӣ дар ҳамаи ҷараёнҳои гармӣ ва ҳамаи ғафсиҳо ҳамон тавр ташаккул меёбад.
  • Нишон дода нашудааст, ки EMEQ-10 дар ҳар як меъёри иҷро аз EMQ-10 беҳтар аст; дар озмоиши бе пешкоркарди криогенӣ EMQ-10 суръати пасттари аблятсияи масса дод.
  • Мавҷудияти дархости патент маънои тасдиқи расмии муваффақияти техникӣ ё тиҷоратии маводро надорад.

Аз нигоҳи Туркия чаро муҳим аст?

Равиши тарҳи молекулавии таҳқиқот барои муҳаққиқоне, ки дар Туркия дар соҳаҳои кайҳон ва авиатсия, саноати мудофиа, муҳити муҳаррики мушак, низомҳои сӯзишвории криогенӣ, рӯйпӯшҳои қубур ва таҷҳизоти ҳарорати баланд, композитҳои ба оташ тобовар ва маводи изолятсионии зичии паст кор мекунанд, арзиши мустақими методологӣ дорад.

Хусусан таҳқиқот аҳамияти мувозинат кардани талаботи мухолифро дар миқёси молекулавӣ, ба ҷойи ба ҳадди аксар расонидани як хусусият, нишон медиҳад. Воҳидҳои фениленӣ дар ҳарорати баланд боқимонда ташкил карданд, дар ҳоле ки гурӯҳҳои этилӣ мутобиқшавӣ ба фишурдашавии криогениро таъмин намуданд. Силикаи дудӣ ва микросфераҳои шишагӣ химияи полимерро ба сохтори композитии бисёрмиқёс табдил доданд.

Барои гузариш ба татбиқи воқеии авиатсионӣ дар Туркия бояд дар формулаҳои маҳаллӣ даврҳои дарозмуддати гармӣ, ларзиши механикӣ, зарбаи гармӣ, намӣ, вакуум, радиатсия, оксидшавӣ, аланга, пиршавии часпиш ва озмоишҳои миқёсбардорӣ анҷом шаванд. Ин таҳқиқот тасдиқи маҳсулоти омодаи истифода нест, балки намунаи қавии тарҳи мавод ва тасдиқи лабораторӣ мебошад.

Усул ва бозёфтҳои таҳқиқот

Тарҳи таҳқиқот

Таҳқиқот омӯзиши таҷрибавии мавод мебошад, ки синтези полимери нав, тавсифи молекулавӣ, таҳлили гармӣ, истеҳсоли рӯйпӯши композитӣ, озмоиши механикӣ, озмоиши кӯтоҳмуддати аблятсияи камони плазмавӣ, пешкоркарди криогенӣ ва таҳлили сатҳ-буриш пас аз аблятсияро якҷо мекунад.

МарҳилаУсули татбиқшудаСаволи мавриди ҷавоб
Тарҳи полимерКополимеризатсияи воҳидҳои фенилен, метил ва этил бо таносубҳои гуногуни molОё сахтӣ ва чандирӣ дар як скелет мувозинат карда мешаванд?
Тасдиқи сохторNMR-и протон, карбон ва силисий; FT-IR; GPCОё воҳидҳои химиявии ҳадаф ба занҷир ворид шудаанд ва массаи молекулавӣ чанд аст?
Тавсифи гармӣDSC, TG, DTG ва TG-IRГузариши шишагӣ, ҳарорати вайроншавӣ ва газҳои хориҷшаванда чӣ гуна тағйир меёбанд?
Истеҳсоли рӯйпӯшСахткунӣ дар ҳарорати хонагӣ бо силикаи дудӣ, микросфераҳои холии шишагӣ, TEOS ва DBTLОё рӯйпӯши композитии зичии паст ва татбиқшаванда истеҳсол мешавад?
Арзёбии механикӣОзмоишҳои кашиш, дарозшавӣ ва буриш дар ҳароратҳои гуногунОё тағйирдиҳии этилӣ устувории тарқиш ва часпишро зиёд мекунад?
Озмоиши муҳофизати гармӣНақби шамолии микрои камони плазмавӣОё рӯйпӯш зерсохторро дар ҷараёни баланди гармӣ то 1150 °C муҳофизат мекунад?
Даври криогенӣ15 дақиқа дар −196 °C, сипас озмоиши плазмавии 1150 °CОё фишурдашавии ҳарорати паст иҷрои баъдии аблятсияро бад мекунад?
Таҳлили пас аз аблятсияSEM, харитасозии унсурҳо ва XPSҚабати муҳофизатии сатҳ бо кадом сохтор ва химия ташаккул меёбад?

Гурӯҳҳои таҷриба ва назорат

ГурӯҳСохтори молекулавӣНақш дар таҳқиқот
MQКаучуки силиконии метилӣМуқоисаи гузаронандагии гармӣ.
PMQ-10Полисилоксани тиҷоратӣ бо тақрибан 10 mol фоиз фенили занҷири паҳлуӣГурӯҳи назорати ҳарорати баланд ва аблятсия.
EMQ-XПолисилоксан бо 5-20 mol фоиз пули фениленӣ ва гурӯҳи паҳлуии метилӣМуайян кардани таъсири миқдори фенилен.
EMEQ-Y10 mol фоиз фенилен; 5-20 mol фоиз гурӯҳи паҳлуии этилӣМуайян кардани таъсири миқдори этил.
EMQ-10Тақрибан 10 mol фоиз фенилен, бе гурӯҳи этилӣГурӯҳи асосии таҷрибавии пулдори фениленӣ.
EMEQ-10Тақрибан 10 mol фоиз фенилен ва 10 mol фоиз этилГурӯҳи асосии таҷрибавӣ барои санҷиши ҳамоҳангии сахтӣ-чандирӣ.

Параметрҳои синтези EMEQ-10

ПараметрҚимати гузоришшуда
Ҷузъи метилсилоксан100,0 g
Ҷузъи этилсилоксан17,2 g
Мономери пулдори фениленӣ38,2 g
PDMS-и нӯгаш гидроксилӣ8,0 g
Метилсиланолат4,0 g
Суръати омехта250 давр/дақиқа
Беобкунӣ110 °C, 5 дақиқа
Полимеризатсияи аввалТақрибан 110 °C, фишори атмосфера, 3,5 соат
Марҳилаи дуюми ҳарорат180 °C, 1 соат
Коркарди вакуумӣ−0,10 MPa, 30 дақиқа
Миқдори маҳсулот ва ҳосилнокӣ143,3 g; 85,6 фоиз
Массаи миёнаи молекулавӣ аз рӯи шумора106.600 g/mol
Шохиси полидисперсӣ2,31

Натиҷаҳои асосии сохторӣ ва механикӣ

МеъёрEMQ-10EMEQ-10Шарҳ
Массаи миёнаи молекулавӣ аз рӯи шумора90.400 g/mol106.600 g/molEMEQ-10 массаи молекулавии баландтар дорад.
Часпакӣ7,35 Pa·s14,57 Pa·sEMEQ-10 тақрибан ду баробар часпактар аст.
Мустаҳкамии кашиш2,51 MPa3,38 MPaДар рӯйпӯши дорои этил 34,66 фоиз афзоиш.
Дарозшавӣ ҳангоми шикаст61,70 фоиз64,44 фоизEMEQ-10 қобилияти деформатсияи баландтар нишон дод.
Пасттарин зичии гузоришшудаи рӯйпӯшДар дохили диапазони зичӣ0,628 g/cm³Таркиби оптималии зичии паст EMEQ-10 аст.

Хулосаи тамоюлҳои гармӣ

Силсила ва тағйирёбандаҲарорати гузариши шишагӣҲарорати 5 фоиз талафи массаҲарорати максималии вайроншавӣНатиҷаи асосӣ
EMQ-X; фенилен аз 5 фоиз ба 20 фоизАз −118,10 °C ба −96,92 °C баланд шудАз 441,59 °C ба 480,51 °C баланд шудАз 534,04 °C ба 557,64 °C баланд шудФенилен устувории гармиро зиёд карда, чандирии криогениро кам кард.
EMEQ-Y; этил тақрибан аз 0-20 фоиз зиёд карда шудАз −110,05 °C ба −114,78 °C паст шудАз 457,16 °C ба 432,16 °C паст шудАз 548,16 °C ба 526,69 °C паст шудЭтил ҳаракатнокии ҳарорати пастро зиёд карда, ҳарорати аввалини вайроншавиро кам кард.

Натиҷаҳои асосии озмоиши плазма

Шароити озмоишPMQ-10EMQ-10EMEQ-10
Бе пешкоркарди криогенӣ; ҳарорати сатҳи қафо54 °C47 °C43 °C
Бе пешкоркарди криогенӣ; суръати аблятсияи масса0,118 g/s0,023 g/s0,035 g/s
Ҳарорати сатҳи қафо пас аз пешкоркарди −196 °C52 °C50 °C42 °C
Суръати аблятсияи масса пас аз пешкоркарди −196 °C0,108 g/s0,045 g/s0,027 g/s
Ҳолати сатҳ пас аз даври криогенӣАблятсияи шадидЗарари равшани сатҳ ва ҷудошавии қабатНишонаи равшани макроскопии аблятсия нест

Паёми илмии расмҳо

  • Расми 1: Тарҳҳои молекулавии чандир-чандир, чандир-сахт ва сахт-чандирро муқоиса карда, равиши “сахтии занҷири асосӣ + чандирии занҷири асосӣ + чандирии занҷири паҳлуӣ”-ро нишон медиҳад.
  • Расми 2: Полимеризатсияи кушодашавии ҳалқа, ташаккули занҷирҳои EMQ ва EMEQ ва табдил ба рӯйпӯши композитиро нишон медиҳад.
  • Расми 3: Бо сигналҳои NMR ва FT-IR ворид шудани воҳидҳои фенилен, метил ва этилро ба сохтори химиявӣ дастгирӣ мекунад.
  • Расми 4: Нишон медиҳад, ки бо зиёд шудани фенилен ҳарорати гузариши шишагӣ ва вайроншавӣ баланд мешавад; бо зиёд шудани этил гузариши шишагӣ ва оғози вайроншавӣ паст мешаванд.
  • Расми 5: Нишон медиҳад, ки EMEQ-10 дар атмосфераи нитроген маҳсулоти ҳалқавии силоксан камтар ва дар атмосфераи ҳаво CO ва CO2-и равшантар медиҳад.
  • Расми 6: Нишон медиҳад, ки PMQ-10 зери плазма пайваста фарсуда мешавад, EMQ-10 ва EMEQ-10 қабати монанди зиреҳи пулакӣ месозанд; фарқҳои ҳарорати сатҳи қафо ва суръати аблятсияро низ нишон медиҳад.
  • Расми 7: Қабатҳои керамикӣ, пиролизӣ ва вайроннашударо, инчунин гудохта шудани микросфераҳо ба сӯи сатҳ ва ташаккули қабати берунии зичро нишон медиҳад.
  • Расми 8: Тақсимоти пайвандҳои C–Si, C–O, SiO2 ва Si–O дар сатҳ пас аз аблятсияро муқоиса мекунад.
  • Расми 9: Пастшавии иҷрои PMQ-10 ва EMQ-10 пас аз пешкоркарди −196 °C, инчунин ҳарорати пасттари сатҳи қафо ва суръати пасттари аблятсияи массаи EMEQ-10-ро нишон медиҳад.

Ҷиҳатҳои қавии таҳқиқот

  • Тарҳи молекулавӣ, истеҳсоли композит ва озмоиши ҷараёни баланди гармиро дар як занҷири таҷрибавӣ муттаҳид мекунад.
  • Иҷрои ҳарорати паст ва баландро ба як меъёр маҳдуд намекунад.
  • Ҳамчун гурӯҳи назоратӣ силикони тиҷоратии дорои фенили занҷири паҳлуиро истифода мебарад.
  • Миқдори фенилен ва этилро дар силсилаҳои алоҳидаи полимерӣ ба таври системавӣ тағйир медиҳад.
  • Натиҷаҳои NMR, DSC, TG, TG-IR, SEM ва XPS-ро дар як механизми умумӣ арзёбӣ мекунад.
  • Мустақиман муқоиса мекунад, ки пешкоркарди криогенӣ метавонад рафтори баъдии аблятсияро тағйир диҳад.
  • Меъёрҳои миқдории амалӣ, аз ҷумла суръати аблятсияи масса, ҳарорати сатҳи қафо, зичӣ ва мустаҳкамии механикиро пешниҳод мекунад.

Маҳдудиятҳои таҳқиқот

  • Таҳқиқот preprint-и аз peer review нагузашта аст.
  • Шумораи такрорҳо ва сутунҳои хато барои ҳамаи ченкуниҳои матни асосӣ равшан дода нашудаанд.
  • Санҷишҳои аҳамияти оморӣ, қиматҳои p ва фосилаҳои эътимод гузориш нашудаанд.
  • Таъсири 1150 °C кӯтоҳмуддат аст ва умри дарозмуддати хизматиро ифода намекунад.
  • Пешкоркарди криогенӣ як давр ва 15 дақиқа таъсири нитрогени моеъ мебошад.
  • Муҳити воқеии парвоз ё озмоиши қисми пуррамиқёс анҷом нашудааст.
  • Микротарқишҳое, ки баъд аз коркарди криогенӣ дар EMQ-10 пешниҳод мешаванд, мустақиман тасвир нашудаанд.
  • Фарқи шароити ченкунии байни қиматҳои гузаронандагии гармии Расми 6d ва қиматҳои матнии 250 °C шарҳ дода нашудааст.
  • Минтақаҳои микрокристалии қабати зиреҳи пулакӣ бо таҳлили муфассали фазаи кристалӣ мустақиман тасдиқ нашудаанд.
  • Баъзе муаллифон ихтилофи манфиатҳо гузориш додаанд ва дархости патенти марбут ба мавод пешниҳод шудааст.

Ёддошти манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Synergistic Phenylene/Ethyl Units Breaking the Silicone Dilemma for Aerospace Thermal Protection Spanning from –196 ° to 1150 °C

Муаллифон: Jin-Chen You, Yi Qin, Geng-Qiao Huang, Zhen-Kai Zhang, Yi-Chao Li, Shi-Ping Xiang, Yong Xiao, Hai-Ya Chen ва Yi-Yong Huang.

Тартиби муаллифон: Jin-Chen You якум, Yi Qin дуюм, Geng-Qiao Huang сеюм, Zhen-Kai Zhang чорум, Yi-Chao Li панҷум, Shi-Ping Xiang шашум, Yong Xiao ҳафтум, Hai-Ya Chen ҳаштум ва Yi-Yong Huang нӯҳум.

Саҳми баробар: Jin-Chen You ва Yi Qin ба таҳқиқот саҳми баробар гузоштаанд.

Муаллифони масъул: Shi-Ping Xiang ва Yi-Yong Huang.

Муассисаҳо:

  • Department of Chemistry, School of Chemistry, Chemical Engineering and Life Science, Wuhan University of Technology, Wuhan, Чин.
  • Hubei Provincial Enterprise-University Joint Innovation Center for Aerospace Thermal Protection Materials, Space Focus Co., Ltd., Xiaogan, Чин.
  • State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing, Wuhan University of Technology, Wuhan, Чин.

DOI: Барои нусхаи баррасишудаи SSRN 7199946, 10.2139/ssrn.7199946.

Журнал: Нашр дар журнали peer-reviewed тасдиқ нашудааст.

Платформаи нашр: SSRN.

Оператори платформа: Elsevier Inc.

Соли нашр: 2026.

Навъи манбаъ: Preprint-и аз peer review нагузашта бо хусусияти таҳқиқоти таҷрибавии полимер ва рӯйпӯш.

Пайванди расмӣ:https://ssrn.com/abstract=7199946

Ёддошти версия: Дар натиҷаҳои ҷустуҷӯи SSRN сабти дигар бо рақами 6932544 низ бо ҳамон унвон ва рӯйхати муаллифон мавҷуд аст. SSRN мегӯяд, ки барои сабти 7199946 ду версия вуҷуд дорад. Азбаски тартиби версияҳо ва муносибати DOI равшан шарҳ дода нашудааст, дар ин матн таҳқиқоти боршудаи 7199946 асос гирифта шудааст.

Ихтилофи манфиатҳо: Jin-Chen You, Yi Qin, Geng-Qiao Huang, Shi-Ping Xiang, Yong Xiao, Hai-Ya Chen ва Yi-Yong Huang ихтилофи манфиатҳо гузориш додаанд. Дар таҳқиқот гуфта мешавад, ки дархости патент бо рақами 202511551709.5 пешниҳод шуда ва ба марҳилаи баррасӣ ворид шудааст. Zhen-Kai Zhang ва Yi-Chao Li ихтилофи манфиатҳо гузориш надодаанд.

Вазъи маълумот: Муҳаққиқон гуфтаанд, ки маълумоти асосӣ дар таҳқиқоти асосӣ ва маълумоти иловагӣ мавҷуд аст. Дар маводи иловагӣ усулҳои муфассал, 16 расми иловагӣ ва 8 ҷадвали иловагӣ мавҷуд гуфта мешавад; ҳамаи файлҳои иловагӣ дар таҳқиқоти асосии боршуда мавҷуд нестанд.

Ин мақола бар асоси матни таҳқиқоти боршуда, сохторҳои молекулавӣ, шароити озмоиш, қиматҳои графикӣ, таҳлилҳои спектроскопӣ, тасвирҳои микроскопӣ ва тафсири механизмии муҳаққиқон омода шудааст. Натиҷаи нави илмӣ, муваффақияти парвоз, тасдиқи маҳсулоти тиҷоратӣ ё кафолати бехатарии дарозмуддат, ки дар таҳқиқот нест, илова нашудааст.

Таҳқиқот preprint-и аз peer review нагузашта аст; натиҷаҳо бояд бо дарназардошти ин маҳдудият хонда шаванд. Ифодаи −196 °C то 1150 °C диапазони истифодаи пайвастаро не, балки даври лабораториро тавсиф мекунад, ки пешкоркарди нитрогени моеъ ва гармкунии кӯтоҳмуддати камони плазмавӣ пайдарпай татбиқ шудаанд. Барои татбиқи воқеии авиатсионӣ даврҳои такрории гармӣ, ҷараёни дарозмуддати гармӣ, ларзиш, вакуум, радиатсия, оксидшавӣ, намӣ, зарба, истеҳсоли калонҳаҷм ва тасдиқи парвоз лозиманд.


Мубодила:

Шарҳҳо пас аз баррасӣ нашр мешаванд.Шарҳи шумо ба раванди тасдиқ фиристода шуда, пас аз пазируфта шудан намоён мегардад.

Шарҳ гузоред

Нишонии почтаи электронии шумо нашр намешавад. Майдонҳои ҳатмӣ бо * нишон дода шудаанд

Иҷозат додан ба кукиҳо таҷрибаи шуморо дар ин сомона беҳтар мекунад. Сиёсати кукиҳо