Наномодифицированные материалы

Наномодифицированные материалы

Аннотация

Цель освоения дисциплины: Формирование комплекса базовых знаний и умений, позволяющих ориентироваться в существующем многообразии практических методов повышения показателей свойств строительных композиционных материалов, привлекающих приёмы контролируемого воздействия на предметы, включающие нанообъекты и приобретающие на этой основе новые качества, обеспечивающие их интеграцию в системы верхнего масштабного уровня.

Общая трудоемкость составляет 144 часа, 4 зачетных единицы.

Содержание дисциплины.

Теоретические основы управления строением, структурой и эксплуатационными свойствами наномодифицированных и наноструктурированных строительных композитов. Система определений и понятий строительного материаловедения, соответствующая уровню развития науки. Качество строительного материала и показателями качества. Управление качеством материала.

Структура, свойства, структурообразование. Способы передачи энергии внешнего воздействия: силовой, тепловой, электро - и магнитостатический, радиационный, ионный. Внутренние напряжения и дефектность структуры нанокомпозитов. Структурные трансформации в эксплуатационный период. Стадии развития технологии нанокомпозитов общестроительного и функционального назначения.

Пути повышения показателей эксплуатационных свойств конструкционных и функциональных строительных композитов на различных вяжущих. Зависимость пути повышения показателей эксплуатационных свойств от вида вяжущего и дисперсных фаз, рецептуры и технологии изготовления. Основные практические способы повышения показателей эксплуатационных свойств. Классификация и роль добавок. Полимерные добавки. Бетонополимеры как практический пример реализации нанотехнологии. Свойства бетонополимеров. Нанобетоны, их свойства. Первичные наноматериалы, используемые в процессе изготовления нанобетонов. Проблема гомогенизации композиции с нанообъектами.

Первичные наноматериалы и наномодификаторы на их основе. Первичные наноматериалы (углеродные нанотрубки, фуллерены, графен, аэрографит, аэрогель, нанокристаллы, оксидные наноматериалы) на современном этапе отечественной и зарубежной нанотехнологии. Нормативные документы РФ, регламентирующие работу с первичными наноматериалами.

Золь-гель технология как эффективный метод синтеза наноразмерных модификаторов для строительных композитов различного назначения. Методы синтез наноразмерных прекурсоров для строительных композитов различного назначения. Анализ дисперсности наноразмерного модификатора. Методы нанесения на субстрат.

Оксидные наноматериалы. Область применения и классификация оксидных наноматериалов. Самоочищающиеся и биоцидные оксидные покрытия.

Наноструктурированные функциональные строительные композиты с полимерной матрицей. Строительный композиционный материал как гетерофазная система. Классификации строительных композитов. Общие закономерности структурообразования. Теоретические основы строительного материаловедения как прикладной науки фундаментального характера. Понятие оптимальной структуры. Гомогенность распределения дисперсных фаз как важнейший пререквизит оптимальной структуры. Полиструктурная теория как единая система научных представлений о закономерностях структурообразования и свойствах строительных композитов.

Наноструктурированные композиты для функциональных покрытий. Переход от описательного изложения результатов исследований к теоретическим обобщениям. Структурные уровни строительных композитов. Структурообразующие факторы для структурных уровней. Структурные трансформации вяжущего под влиянием наполнителя как важнейший пререквизит оптимальной микроструктуры. Структурообразующие факторы макроструктуры.

Технологии синтеза наноразмерных органоминеральных модификаторов для композитов на битумном и серобитумном вяжущем. Классификации высокомолекулярных соединений. Органические связующие. Высокомолекулярные соединения для строительных композитов функционального назначения.

Закономерности структурных преобразований на межфазных границах наномодифицированных композитов с полимерной матрицей. Факторы, определяющие изменение структуры и свойств сетчатого полимера: энтропийный, энергетический (адсорбционный), химический. Роль смачивания поверхности наполнителя. Кварцсодержащие наполнители, методы их физико-химической обработки. Формирование наноразмерных переходных слоев как практический пример реализации нанотехнологии.

Наномодификаторы на основе гидросиликатов бария. Классификации наномодификаторов на основе гидросиликатов бария. Наномодификаторы на основе гидросиликатов бария для строительных композитов функционального назначения. Дисперсно-наполненные строительные композиты, наномодифицированные соединениями бария.

Наномодифицированные композиты на термореактивном вяжущем с повышенными показателями барьерных свойств. Разработка строительного композита как задача усиления полимера. Дисперсно-наполненные строительные композиты. Ориентирующее действие наполнителя.

Наномодификаторы для полимерных композитов различного назначения. Классификация кремнийорганических соединений. Силаны и силоксаны, их свойства и применение для модификации композитов на термореактивных вяжущих.

Наномодифицированные композиты на термореактивном вяжущем для полифункциональных покрытий. Область применения и классификация оксидных наномодификаторов. Применение соединений титана для наномодификации композитов полифункционального назначения.

Технико-экономические задачи внедрения нанотехнологии. Приоритетные направления и критические технологии РФ. Классификация задач внедрения нанотехнологии. Экономические аспекты внедрения нанотехнологии.

Основная литература

и др. Наноматериалы: учебное пособие. – 2-е изд. – М.: БИНОМ, 2012. – 365 с. Андриевский наноструктурного материаловедения. Возможности и проблемы: монография. – М.: БИНОМ, 2012. – 252 с. Королев материалы вариатропно-каркасной структуры: монография / , , . Московский государственный строительный университет. –М.: МГСУ, 2011. – 303 с. Разработка технологии наномодифицирования композиционных строительных материалов с использованием уникального комплекса исследовательского оборудования научно-образовательного центра по направлению «Нанотехнологии» МГСУ (промежуточный): отчет о НИР / Моск. гос. строит. ун-т ; рук. работы . – М., 2011. – 105 с. Разработка технологии наномодифицирования композиционных строительных материалов с использованием уникального комплекса исследовательского оборудования научно-образовательного центра по направлению «Нанотехнологии» МГСУ (промежуточный): отчет о НИР / Моск. гос. строит. ун-т ; рук. работы . – М., 2012. – 72 с. Разработка составов, исследование структуры и свойств наномодифицированных эпоксидных композитов (заключительный): отчет о НИР / Моск. гос. строит. ун-т ; рук. работы . – М., 2011. – 158 с. Разработка и организация производства износостойких долговечных асфальтобетонов широкой номенклатуры для эксплуатации в неблагоприятных температурно-влажностных условиях на основе эффективных процессов модификации дорожных нефтяных битумов нанодисперсными минеральными и органическими и органическими материалами по теме: Разработка наноразмерного органоминерального модификатора для износостойких долговечных асфальтобетонов (заключительный): отчет о НИР / Моск. гос. строит. ун-т ; рук. работы . – М., 2011. – 397с.