Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

Э. М. Кольцова, зав. каф. информационных компьютерных технологий, эл. почта: kolts@muctr.ru
Н. А. Федосова, ведущий программист
А. Н. Диев, магистрант
С. П. Дударов, декан

Рассмотрено получение композита с использованием углеродных нанотрубок в качестве армирующего элемента для матрицы корунда. Использование углеродных нанотрубок, полученных из метан-водородной смеси, позволило получить керамические образцы с однородной морфологией, малым размером зерна (3–5 мкм), равномерным распределением углеродных нанотрубок по граням кристаллов и нулевой как открытой, так и закрытой пористостью. Прочность этих образцов на изгиб достигает 400 МПа. На основе нейросетевого подхода разработана математическая модель, прогнозирующая свойства нанокомпозита. На основании экспериментальных данных и результатов математического моделирования получено, что оптимальными свойствами обладает нанокомпозит с содержанием углеродных нанотрубок от 3 до 5 % (об.).

Исследования выполнены при финансовой поддержке РНФ в рамках научного проекта 14-19-00522.

1. Siegel R. W., Chang S. K., Ash B. J., Stone J., Ajayan P. M., Doremus R. W., Schadler L. S. Mechanical behavior of polymer and ceramic matrix nanocomposites // Scripta Materialia. 2001. Vol. 44, No. 8/9. P. 2061–2066.
2. Keshri A. K., Huang J., Singh V., Choi W., Seal S., Agarwal A. Synthesis of aluminum oxide coating with carbon nanotube reinforcement produced by chemical vapor deposition for improved fracture and wear resistance // Carbon. 2010. Vol. 48, No. 11. P. 431–442.

3. Inam F., Peijs T., Reece M. J. The production of advanced fine-grained alumina by carbon nanotube addition // Journal of the European Ceramic Society. 2011. Vol. 31, No. 15. P. 2853–2859.
4. Inbaraj S. R., Francis R. M., Jaya N. V., Kumar A. Processing and properties of sol gel derived alumina–carbon nano tube composites // Ceramics International. 2012. Vol. 38, No. 5. P. 4065–4074.
5. Ahmanda I., Unwinb M., Caoc H., Chenc H., Zhaoc H., Kennedya A., Zhua Y. Q. Multi-walled carbon nanotubes reinforced Al₂O₃ nanocomposites: mechanical properties and interfacial investigations // Composite Science and Technology. 2010. Vol. 70, No. 8. P. 1199–1206.
6. Федосова Н. А., Файков П. П., Попова Н. А., Зыонг Ч. Т. Т., Зараменских К. С., Совык Д. Н., Кольцова Э. М., Жариков Е. В. Влияние природы углеродных нанотрубок на структуру и прочность керамического композита // Стекло и керамика. 2014. № 4. С. 22–26.
7. Lim D.-S., You D.-H., Choi H.-J., Lim S.-H., Jang H. Effect of CNT distribution on tribological behavior of alumina–CNT composites // Wear. 2005. Vol. 259, No. 1/6. P. 539–544.
8. Xia Z., Riester L., Curtin W. A., Li H., Sheldon B. W., Liang J., Chang B., Xu J. M. Direct observation of toughening mechanisms in carbon nanotube ceramic matrix composite // Acta Materialia. 2004. Vol. 52, No. 4. P. 931–944.
9. Скичко Е. А., Ломакин Д. А., Гаврилов Ю. В., Кольцова Э. М. Экспериментальное исследование кинетических закономерностей синтеза углеродных нанотрубок каталитическим пиролизом газовых смесей переменного состава // Фундаментальные исследования. 2012. № 3. C. 414–418.