Элбакян Лусине Самвеловна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры судебной экспертизы и физического материаловедения
пр-т Университетский, д. 100, г. Волгоград 400062
Lusine S. Elbakyan, Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Associate Professor of Forensic Examination and Physical Materials Department
100 Universitetskii Ave., Volgograd 400062
Цель – обобщение современных методов получения нанокомпозиционных материалов на основе поливинилового спирта и поливинилпирролидона) путем допирования углеродными нанотрубками, а также теоретическое изучение механизмов взаимодействия этих полимеров с однослойными и двуслойными углеродными нанотрубками для создания композитных систем нового поколения с улучшенными свойствами.
Методы. Проведен анализ и систематизация данных научной литературы по технологиям получения нанокомпозитов; оригинальные квантово-химические расчеты в рамках теории функционала плотности, выполненные автором для исследования электронной структуры и механизмов взаимодействия компонентов с углеродными нанотрубками (ПВС / УНТ, ПВП / УНТ).
Результаты. Обзор научных работ подтвердил, что добавление сверхмалых количеств углеродными нанотрубками в полимерную матрицу позволяет кардинально изменять свойства полимеров без существенного увеличения себестоимости конечного материала; вычислительные эксперименты с использованием DFT позволили выявить механизмы взаимодействия поливинилового спирта и поливинилпирролидона с углеродными нанотрубками, установить характер сорбции (физическая или химическая), энергетические параметры связывания и степень перераспределения электронной плотности в комплексах, создать новую композитную полимерную систему; многомасштабное моделирование признано ключевым фактором технологического прогресса в органической электронике, позволяющим минимизировать затраты на разработку и прогнозировать стабильность материалов.
Заключение. Проведенное исследование привело к формированию целостных научных представлений о технологиях получения нанокомпозитов, а сочетание экспериментальных исследований и квантово-химического моделирования открывает перспективы для развития науки и техники – от базовых химических концепций до практических разработок в области проводящих полимеров и органической электроники.
Purpose – generalization of modern methods for the production of nanocomposite materials based on polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone, as well as a theoretical study of the mechanisms of interaction of these polymers with single-layer and double-layer Carbon nanotubes to create a new generation of composite systems with improved properties.
Methods. The analysis and systematization of scientific literature data on nanocomposite production technologies has been carried out; original quantum chemical calculations within the framework of density functional theory performed by the author to study the electronic structure and interaction mechanisms of composite components (PVS, PVP, carbon nanotubes).
Results. A review of scientific papers confirmed that the addition of ultra-small amounts of CNTs to the polymer matrix makes it possible to radically change the properties of polymers without significantly increasing the cost of the final material; computational experiments using DFT have made it possible to identify the mechanisms of interaction of polyvinyl alcohol and polyvinylpyrrolidone with Carbon nanotubes, to establish the nature of sorption (physical or chemical), energy binding parameters and the degree of redistribution of electron density in complexes, to create a new composite polymer system; Multiscale modeling is recognized as a key factor in technological progress in organic electronics, allowing to minimize development costs and predict the stability of materials.
Conclusion. The conducted research has led to the formation of holistic scientific ideas about nanocomposite production technologies, and the combination of experimental research and quantum chemical modeling opens up prospects for the development of science and technology, from basic chemical concepts to practical developments in the field of conductive polymers and organic electronics.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.