plasticnewsПластические массыPlasticheskie massy0554-2901PLASTMASSY Publishing House (Moscow)10.35164/0554-2901-2025-01-7-11plasticnews-1080Research ArticleСТРУКТУРА И СВОЙСТВАSTRUCTURE AND PROPERTIESСтруктурные изменения полимерных материалов при упругих и пластических деформацияхStructural changes of polymer materials under elastic and plastic deformationsДанилаевМ. П.DanilaevM. P.

Казань.

Kazan.

danilaev@mail.comДебердеевТ. Р.DeberdeevT. R.

Калининград.

Kalinigrad.

КарандашовС. А.KarandashovS. A.

Казань.

Kazan.

КлабуковМ. А.KlabukovM. A.

Казань.

Kazan.

КуклинВ. А.KuklinV. A.

Казань.

Kazan.

ЛуневИ. В.LounevI. V.

Казань.

Kazan.

ФайзуллинК. В.FaizullinK. V.

Казань.

Kazan.

ЯмаевА. М.JumaevA. M.

Казань.

Kazan.

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИРоссияKazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev – KAIRussian FederationБалтийский федеральный университет имени Иммануила КантаРоссияBaltic Federal University named after Immanuel KantRussian FederationКазанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева – КАИ; Казанский федеральный университетРоссияKazan National Research Technical University named after A. N. Tupolev – KAI; Kazan Federal UniversityRussian FederationКазанский федеральный университетРоссияKazan Federal UniversityRussian Federation20251203202501711Copyright © Данилаев М.П., Дебердеев Т.Р., Карандашов С.А., Клабуков М.А., Куклин В.А., Лунев И.В., Файзуллин К.В., Ямаев А.М., 20252025Данилаев М.П., Дебердеев Т.Р., Карандашов С.А., Клабуков М.А., Куклин В.А., Лунев И.В., Файзуллин К.В., Ямаев А.М.Danilaev M.P., Deberdeev T.R., Karandashov S.A., Klabukov M.A., Kuklin V.A., Lounev I.V., Faizullin K.V., Jumaev A.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.plastics-news.ru/jour/article/view/1080

В работе приводится экспериментальное обоснование связи структурных изменений полимерных материалов с упругим и пластическим характером их деформирования. Показано, что упругая деформация полимерных материалов обусловлена конформационными изменениями макромолекул, включая ориентацию сегментов и их деформацию. Пластическая деформация обусловлена поступательным смещением макромолекул друг относительно друга. Показана перспектива использования метода диэлектрической спектроскопии для диагностики изменений конформационной структуры макромолекул.

The paper provides an experimental validation for the relationship between structural changes in polymeric materials and the elastic and plastic nature of their deformation. It is shown that elastic deformation of polymeric materials is caused by conformational changes of macromolecules, including orientation of segments and their deformation. Plastic deformation is caused by the sliding displacement of macromolecules relative to each other. The prospect of using the method of dielectric spectroscopy for diagnostics of changes in the conformational structure of macromolecules is shown.

структура полимерадиэлектрическая спектроскопиямеханические свойства полимераpolymer structuredielectric spectroscopymechanical properties of the polymerНаучные исследования проведены при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках исполнения обязательств по Соглашению номер № 075-03-2024-067 от 17.01.2024 г. Авторы благодарны программе ПРИОРИТЕТ-2030 за поддержку данного направления работ.ReferencesSalamone J.C. Polymeric materials encyclopedia, Twelve volume set. CRC press, 2020. V. 2. 554 p. https://doi.org/10.1201/9780367811686.Salamone J.C. Polymeric materials encyclopedia, Twelve volume set. CRC press, 2020. V. 2. 554 p. https://doi.org/10.1201/9780367811686.Seiff ert S., Sprakel J. Physical chemistry of supramolecular polymer networks // Chemical Society Reviews. 2012. V. 41, N2. P. 909–930. https://doi.org/10.1039/C1CS15191F.Seiff ert S., Sprakel J. Physical chemistry of supramolecular polymer networks // Chemical Society Reviews. 2012. V. 41, N2. P. 909–930. https://doi.org/10.1039/C1CS15191F.Kulichikhin V.G., Malkin A.Y. The role of structure in polymer rheology // Polymers. 2022. V. 14, N6. P. 1262. https://doi.org/10.3390/polym14061262Kulichikhin V.G., Malkin A.Y. The role of structure in polymer rheology // Polymers. 2022. V. 14, N6. P. 1262. https://doi.org/10.3390/polym14061262Тюнькин И.В., Баженов С.Л., Ефимов А.В. и др. Влияние ориентации на механизм деформирования полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2011. Т. 53, №8. С. 1402–1414.Тюнькин И.В., Баженов С.Л., Ефимов А.В. и др. Влияние ориентации на механизм деформирования полимеров // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2011. Т. 53, №8. С. 1402–1414.Козлов Г.В. Структура и свойства дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Успехи физических наук. 2015. Т. 185, №1. С. 35–64. https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201501c.0035Козлов Г.В. Структура и свойства дисперсно-наполненных полимерных нанокомпозитов // Успехи физических наук. 2015. Т. 185, №1. С. 35–64. https://doi.org/10.3367/UFNr.0185.201501c.0035Черпакова Н.А., Кузнецов А.Е., Пышнограй Г.В. Моделирование нелинейной вязкоупругости полимерных материалов при их больших периодических деформациях // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2017. Т. 14, №3. С. 376–380.Черпакова Н.А., Кузнецов А.Е., Пышнограй Г.В. Моделирование нелинейной вязкоупругости полимерных материалов при их больших периодических деформациях // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2017. Т. 14, №3. С. 376–380.Odegard G.M., Clancy T.C., Gates T.S. Modeling of the mechanical properties of nanoparticle/polymer composites // Characterization of Nanocomposites. 2017. P. 319–342. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.11.022Odegard G.M., Clancy T.C., Gates T.S. Modeling of the mechanical properties of nanoparticle/polymer composites // Characterization of Nanocomposites. 2017. P. 319–342. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2004.11.022Bergstrom J.S. Mechanics of solid polymers: theory and computational modeling. William Andrew, 2015.Bergstrom J.S. Mechanics of solid polymers: theory and computational modeling. William Andrew, 2015.Аржаков М.С., Зезин А.Б., Антипина А.Д. и др. Высокомолекулярные соединения. М.: Юрайт, 2024. 340 с.Аржаков М.С., Зезин А.Б., Антипина А.Д. и др. Высокомолекулярные соединения. М.: Юрайт, 2024. 340 с.Олейник Э.Ф., Руднев С.Н., Саламатина О.Б. Ступенчатый механизм зарождения пластической деформации в стеклообразных полимерах // Доклады Академии наук. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российская академия наук», 2015. Т. 465, №1. С. 46–46.Олейник Э.Ф., Руднев С.Н., Саламатина О.Б. Ступенчатый механизм зарождения пластической деформации в стеклообразных полимерах // Доклады Академии наук. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российская академия наук», 2015. Т. 465, №1. С. 46–46.Панин В.Е. Основы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. 1998. Т. 1, №1. С. 5–22.Панин В.Е. Основы физической мезомеханики // Физическая мезомеханика. 1998. Т. 1, №1. С. 5–22.Панин В.Е., Егорушкин В.Е. Основы физической мезомеханики пластической деформации и разрушения твердых тел как нелинейных иерархически организованных систем // Физическая мезомеханика. 2015. Т. 18, №5. С. 100–113.Панин В.Е., Егорушкин В.Е. Основы физической мезомеханики пластической деформации и разрушения твердых тел как нелинейных иерархически организованных систем // Физическая мезомеханика. 2015. Т. 18, №5. С. 100–113.Jiménez S.M.A., McMeeking R.M. Deformation dependent dielectric permittivity and its eff ect on actuator performance and stability // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2013. V. 57. P. 183–191. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2013.08.001.Jiménez S.M.A., McMeeking R.M. Deformation dependent dielectric permittivity and its eff ect on actuator performance and stability // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2013. V. 57. P. 183–191. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2013.08.001.Mark J.E. Use of dipole moments to characterize confi gurations of chain molecules // ACS Publications. American Chemical Society. 1974. V. 7, N7. P. 218–225. https://doi.org/10.1021/ar50079a002.Mark J.E. Use of dipole moments to characterize confi gurations of chain molecules // ACS Publications. American Chemical Society. 1974. V. 7, N7. P. 218–225. https://doi.org/10.1021/ar50079a002.Данилаев М.П., Дробышев С.В., Карандашов С.А. и др. Калибровка метода диэлектрической спектроскопии при диагностике упругих свойств полярных полимеров // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, №7(301). С. 44–50. https://doi.org/10.14489/td.2023.07.pp.044-050.Данилаев М.П., Дробышев С.В., Карандашов С.А. и др. Калибровка метода диэлектрической спектроскопии при диагностике упругих свойств полярных полимеров // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26, №7(301). С. 44–50. https://doi.org/10.14489/td.2023.07.pp.044-050.Akhmadeev A.A., Bogoslov E.A., Danilaev M.P. et al. Infl uence of the Thickness of a Polymer Shell Applied to Surfaces of Submicron Filler Particles on the Properties of Polymer Compositions // Mech. Compos. Mater. 2020. V. 56, N2. P. 241–248. https://doi.org/10.1007/s11029-020-09876-4.Akhmadeev A.A., Bogoslov E.A., Danilaev M.P. et al. Infl uence of the Thickness of a Polymer Shell Applied to Surfaces of Submicron Filler Particles on the Properties of Polymer Compositions // Mech. Compos. Mater. 2020. V. 56, N2. P. 241–248. https://doi.org/10.1007/s11029-020-09876-4.Гусев Е.В., Набойщикова Н.А., Агеева Т.А. Исследование комплекса функциональных свойств фенопластовых композитов с использованием дисперсно-волокнистого наполнителя // Пластические массы. 2023. Т. 1, №1–2. С. 14–16. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-1-2-14-16.Гусев Е.В., Набойщикова Н.А., Агеева Т.А. Исследование комплекса функциональных свойств фенопластовых композитов с использованием дисперсно-волокнистого наполнителя // Пластические массы. 2023. Т. 1, №1–2. С. 14–16. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2023-1-2-14-16.Бобина Е.А., Данилаев М.П., Дебердеев Т.Р. и др. Механические свойства полимерной композиции на основе эпоксидной смолы при вариации толщины оболочки полилактида на поверхностях дисперсных частиц оксида меди (I) // Пластические массы. 2023. №11–12. С. 31–34. https://doi.org/10.35164/0554-2901-202311-12-31-34.Бобина Е.А., Данилаев М.П., Дебердеев Т.Р. и др. Механические свойства полимерной композиции на основе эпоксидной смолы при вариации толщины оболочки полилактида на поверхностях дисперсных частиц оксида меди (I) // Пластические массы. 2023. №11–12. С. 31–34. https://doi.org/10.35164/0554-2901-202311-12-31-34.Wan C., Rhys Bowen C. Multiscale-structuring of polyvinylidene fl uoride for energy harvesting: the impact of molecular-, micro- and macro-structure // Journal of Materials Chemistry A., 2017, 5, P. 3091-3128. DOI: 10.1039/C6TA09590A.Wan C., Rhys Bowen C. Multiscale-structuring of polyvinylidene fl uoride for energy harvesting: the impact of molecular-, micro- and macro-structure // Journal of Materials Chemistry A., 2017, 5, P. 3091-3128. DOI: 10.1039/C6TA09590A.Danilaev M.P., Drobyshev S.V., Klabukov M.A. et al. Formation of a Polymer Shell of a Given Thickness on Surfacesof Submicronic Particles // Nanobiotechnology Rep. 2021. V. 16, N2. P. 162–166. https://doi.org/10.1134/S263516762102004X.Danilaev M.P., Drobyshev S.V., Klabukov M.A. et al. Formation of a Polymer Shell of a Given Thickness on Surfacesof Submicronic Particles // Nanobiotechnology Rep. 2021. V. 16, N2. P. 162–166. https://doi.org/10.1134/S263516762102004X.Kuklin V., Karandashov S., Bobina E. et al. Analysis of Aluminum Oxides Submicron Particle Agglomeration in Polymethyl Methacrylate Composites // Int. J. Mol. Sci. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2023. V. 24, N 3. P. 2515. https://doi.org/10.3390/ijms24032515.Kuklin V., Karandashov S., Bobina E. et al. Analysis of Aluminum Oxides Submicron Particle Agglomeration in Polymethyl Methacrylate Composites // Int. J. Mol. Sci. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2023. V. 24, N 3. P. 2515. https://doi.org/10.3390/ijms24032515.Popov I., Cheng S., Sokolov A.P. Broadband dielectric spectroscopy and its application in polymeric materials // Macromolecular Engineering. 2022. P. 1–39. https://doi.org/10.1002/9783527815562.mme0059.Popov I., Cheng S., Sokolov A.P. Broadband dielectric spectroscopy and its application in polymeric materials // Macromolecular Engineering. 2022. P. 1–39. https://doi.org/10.1002/9783527815562.mme0059.Ефимов А.В., Баженов С.Л., Бобров А.В., Гроховская Т.Е. Влияние скорости растяжения на механические характеристики предварительно прокатанных пленок полиэтилентерефталата // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2017. Т. 59, №3. С. 234–242. https://doi.org/10.7868/S2308112017030038.Ефимов А.В., Баженов С.Л., Бобров А.В., Гроховская Т.Е. Влияние скорости растяжения на механические характеристики предварительно прокатанных пленок полиэтилентерефталата // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 2017. Т. 59, №3. С. 234–242. https://doi.org/10.7868/S2308112017030038.Helena H.J. Theory of elasticity and plasticity. PHI Learning Pvt. Ltd., 2017. 264 p.Helena H.J. Theory of elasticity and plasticity. PHI Learning Pvt. Ltd., 2017. 264 p.Takagi H. Review of Functional Properties of Natural Fiber-Reinforced Polymer Composites: Thermal Insulation, Biodegradation and Vibration Damping Properties // Adv. Compos. Mater. Taylor & Francis, 2019. V. 28, N5. P. 525–543. https://doi.org/10.1080/09243046.2019.1617093.Takagi H. Review of Functional Properties of Natural Fiber-Reinforced Polymer Composites: Thermal Insulation, Biodegradation and Vibration Damping Properties // Adv. Compos. Mater. Taylor & Francis, 2019. V. 28, N5. P. 525–543. https://doi.org/10.1080/09243046.2019.1617093.Le T.-T., Le M.V. Nanoscale eff ect investigation for eff ective bulk modulus of particulate polymer nanocomposites using micromechanical framework // Advances in Materials Science and Engineering. 2021. V. 2021. P. e1563845. http://dx.doi.org/10.1155/2021/1563845.Le T.-T., Le M.V. Nanoscale eff ect investigation for eff ective bulk modulus of particulate polymer nanocomposites using micromechanical framework // Advances in Materials Science and Engineering. 2021. V. 2021. P. e1563845. http://dx.doi.org/10.1155/2021/1563845.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.