Методика оценки износостойкости полимерных нанокомпозиционных покрытий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Ли Сяньшунь

• Ли Сяньшунь
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Ли Сяньшунь

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗВЕСТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1 Анализ триботехнических свойств и области применения полимерных композиционных материалов

1.2 Анализ механических и триботехнических свойств политетрафторэтилена

1.2 Анализ механических и триботехнических свойств полиэфирэфиркетона

1.3 Трибологическая теория полимерных самосмазываемых материалов

1.3.1 Молекулярно-механическая теория

1.4 Трибологическая модификация полимерных материалов

1.5 Применения метода молекулярной динамики в трибологии полимеров

1.6 Выводы и задачи исследования

2. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.1 Обзор вычислительного материаловедения

2.2 Основная идея разработки методики для оценки износостойкости полимерных покрытий на основе молекулярной динамики

2.2.1 Уравнение движения

2.2.2 Потенциалы межатомного взаимодействия

2.2.3 Ансамбли моделирования

2.2.4 Метод контроля температуры и давления

2.2.5 Граничные условия

2.3 Статистика макроскопических физических величин

2.4 Актуальность и возможность применения метода молекулярно-динамического моделирования для исследования триботехнических характеристик нанокомпозитов

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАНОНАПОЛНИТЕЛЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИЕ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ ПОЛИТЕТРАФТОРЭТИЛЕНА

3.1 Исследование механических свойств политетрафторэтилена и его композита Ф4К20

3.1.1 Построение аморфных молекулярных моделей

3.1.2 Исследование влияния литейного кокса на модуль сдвига и энергию междумолекулярного взаимодействия матрицы ПТФЭ

3.2 Исследование структурных изменений полимерных материалов при трении пар с покрытиями ПТФЭ и его композита Ф4К20

3.3 Исследование влияния литейного кокса на силу внутреннего трения и величину энергии межмолекулярного взаимодействия между оделяемой молекулой (USinter)

3.4 Критерий для оценки износостойкости полимерных композиционных покрытий

Выводы

4 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАНО-НАПОЛНИТЕЛЕЙ НА МЕХАНИЧЕСКИХ И ТРИБОТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОКРЫТИЙ ПОЛИЭФИРЭФИРКЕТОНА

4.1 Исследование влияния наномеди и фуллерена на модуль сдвига и энергию междумолекулярного взаимодействия матрицы ПЭЭК

4.2 Исследование влияния фуллерена и наномеди на износостойкость покрытий ПЭЭК

4.3 Анализ причины повышения UVinter при введении нанонаполнителей в матрицу ПЭЭК

4.4 Методика и критерий для оценки износостойкости полимерных нанокомпозиционных покрытий

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методика оценки износостойкости полимерных нанокомпозиционных покрытий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В настоящее время уделяется особое внимание созданию полимерных композиционных материалов, так как во многих узлах трения они могут эффективно заменить детали из цветных сплавов. Такая замена может привести к экономии ресурсов и упростить технологический процесс изготовления деталей. Однако для обеспечения требуемого ресурса механизмов композиты в таких сопряжения должны обладать достаточными физико-механическими характеристиками и обеспечивать требуемый нагрузочный и температурный диапазон. Развитие цифровых технологий позволяет проводить моделирование структурных изменений, происходящих в композитах под воздействием внешней нагрузки. Важным направлением трибологии является поиск критериальной связи характеристик изнашивания со структурой и свойствами полимерных композитов с целью разработки методики прогнозирования триботехнических свойств. Развитие современных технологий получения дисперсных наполнителей, включая наноразмерные, дает возможность создавать композиты с необходимыми свойствами для конкретных условий эксплуатации. В связи с тем, что размер наночастиц наполнителей может быть сопоставим с размером молекул полимерной матрицы для эффективной разработки композитов с возможностью управления их свойствами необходимо изучать особенности взаимодействия матриц с наполнителями, как на надмолекулярном, так и на молекулярном уровне. Таким образом, тема диссертационной работы является актуальной, как в научном, так и в практическом отношении.

Степень разработанности темы. Существует значительное количество публикаций авторов, таких как Боуден Ф.П., Тейбор Д., Крагельский И.В, Белый В.А., Дроздов Ю.Н., Горячева И.Г., Мышкин Н.К., Свириденок А.И., Гаркунов Д.Н., Башкарёв А.Я., Витеггрень В.И., Гинзбург Б.М. Бахарева В.Е., Козырев Ю.П., Седакова Е.Б., Скотникова М.А. Адериха В.Н., Машков Ю.К., Краснов А.П., Годлевский В.А., Березина Е.В., Болотин А.Н., Измайлов В.В., Беррис Д.Л., Сойер В.Г., Госвами Н.Н., Вэнь Шичжу, Сюэ Цюньцзи, Хель, Ван С, Ли И, Бо Ван, Вэй

Чжан, С Айхуа Чжоу, Даскалеску Д., Цянь Линьмао, Чжоу Фэн, Койке Х., Кида К., Ву Х., Гонг Дж., Цао В., Барес Дж.А., Манголини Ф., Джонсон Дж. К., посвященных исследованию закономерностей трения скольжения и изнашивания материалов с различными физическими, механическими и эксплуатационными свойствами. В большинстве работ рассматриваются поверхностное разрушение материалов на макро и мезоуровне. Однако износ представляет собой следствие большого количества последовательно-параллельных процессов, происходящих на более мелкомасштабных уровнях. В случае необходимости применения полимерных композитов в трибосопряжениях и их целенаправленной разработки для конкретных условий трения, следует учитывать особенности взаимодействия матрицы и наполнителя на надмолекулярном и молекулярном уровнях. В такой связи представляется перспективным применение основ теории молекулярной динамики к вопросам разработки и прогнозирования триботехнических свойств полимерных композитов на микроуровне, особенно в части исследования влияния наполнителя на структуру с учетом изменений энергетических параметров композита по сравнению с исходной матрицей. Интенсивное развитие технологий получения наноразмерных наполнителей, а также технологий создания композитов приводит к необходимости проведения дальнейших исследований с целью выявления на микроуровне параметров, связанных с поверхностным разрушением полимерных материалов при их фрикционном взаимодействии.

Цель исследования: Разработка методики оценки триботехнических свойств полимерных нанокомпозиционных покрытий, с учетом критерия, основанного на количественных характеристиках их молекулярной структуры.

Для достижения указанной цели поставлены следующие задачи:

1) разработать методику для оценки нанотриботехнических свойств полимерных нанокомпозиционных покрытий на основе метода молекулярной динамики;

2) определить физико-механические свойства политетрафторэтилена (ПТФЭ) и его композита Ф4К20 с применением молекулярно-динамического моделирования;

3) установить критерий для оценки износостойкости полимерных композиционных покрытий с помощью компьютерного моделирования поверхностного разрушения молекулярных моделей ПТФЭ и Ф4К20;

4) использовать установленный критерий для оценки износостойкости модельных нанокомпозиционных покрытий на основе полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) с наноразмерной медью и фуллереном;

5) выполнить верификацию разработанной методики на примере сравнения данных моделирования с экспериментальными результатами.

Объект исследования - полимерные нанокомпозиционные покрытия.

Предмет исследования - триботехнические свойства композиционных покрытий.

Научная новизна работы.

1) впервые выявлена зависимость износостойкости полимерных композиционных покрытий от величины энергии межмолекулярных связей

2) впервые использована величина энергии межмолекулярных связей в качестве критерия при оценке поверхностного разрушения полимерных покрытий;

3) доказано, что метод молекулярно-динамического моделирования может применяться для оценки триботехнических свойств разрабатываемых полимерных композиционных покрытий;

4) разработан новый подход к исследованию влияния нанонаполнителя на физико-механические и триботехнические свойства полимерных материалов

Теоретическая и практическая значимость работы.

Теоретическая значимость работы состоит в следующем:

1) Установлен критерий, характеризующий на молекулярном уровне износостойкость полимерных нанокомпозиционных покрытий.

2) Расширены представления о взаимодействии наполнителей и полимерных матриц в композиционных покрытиях триботехнического назначения;

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1) возможность разработки полимерных композиционных покрытий триботехнического назначения с заданными свойствами при сокращенном количестве опытных образцов;

2) возможность оценки физико-механических свойства вновь разрабатываемых композиционных покрытий, включая нанокомпозиционные;

3) Полученные результаты использованы в учебном процессе в ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», в учебных дисциплинах «Актуальные проблемы трибологии» и «Теоретические основы разработки полимерных композиционных материалов триботехнического назначения» по направлению «Машиностроение».

Методы исследования основан на теории молекулярной динамики и вычислительного материаловедения в рецензионной компьютерной программе Materials Studio.

Положения, выносимые на защиту:

1) предложен критерий для оценки износостойкости полимерных композиционных покрытий - величина энергии межмолекулярного взаимодействия.

2) установлена связь между материалом наполнителя и энергией межмолекулярного взаимодействия композита;

3) разработана методика на основе метода молекулярной динамики для прогнозирования износостойкости полимерных композиционных покрытий.

Степень достоверности и апробацию результатов.

Достоверность полученных результатов обеспечена использованием современного и сертифицированного оборудования, лицензионными программными продуктами для обработки данных, статическими методами обработки результатов, соответствующими требованиям ГОСТ и международным стандартам, согласованностью с результатами, имеющимися в научно-технической литературе по данной проблеме.

Апробация результатов. Основные результаты исследований и разработок были представлены и обсуждались на конференциях: Восьмая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы морской энергетики». Десятая Международная научно-практическая конференция «Современное машиностроение: наука и образование образование» (ММБ8Б-2021) (24 июня 2021 г.), Десятая Международная научно-практическая конференция «МЕХАНИКА И МАШИНОСТРОЕНИЕ. НАУКА И ПРАКТИКА», Двенадцатая международная научно-техническая конференция «Актуальные проблемы морской энергетики» и Тринадцатый всероссийский съезд по теоретической и прикладной механике (Санкт-Петербург 21-25 августа 2023).

Соответствие паспорту научной специальности. По теме и содержанию материалов диссертационная работа соответствует научной специальности 2.5.3 -«Трение и износ в машинах» в части п. 7, 13 и 16 раздела «направления исследований».

1. АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИК ИЗВЕСТНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ

КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ТРИБОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

1.1 Анализ триботехнических свойств и области применения полимерных композиционных материалов.

Трибология - наука, в которую входят многие дисциплины, такие как механика, материаловедение, физика, химия, теплотехника и так далее [1]. Цель исследования трибологии состоит в том, чтобы контролировать и использовать трение и износ механических частей с помощью конструкции материалов и смазки. Фрикционные материалы с высоким коэффициентом трения обычно используются в тормозах и сцеплениях механического оборудования, такого как поезда, самолеты и автомобили, и их функция заключается в достижении точного, стабильного и надежного управления механическим оборудованием за счет увеличения коэффициента трения [2]. В подшипниках и других компонентах часто используются фрикционные материалы с низким коэффициентом трения, которые используются для снижения потерь мощности механической системы, повышения коэффициента использования мощности и гибкости механического оборудования [3-4].

Подшипники являются незаменимым ключевым компонентом механической системы и определяют общую производительность механической системы. В авиационной области большинство подшипников не могут оснастить смазочную систему. Поэтому большинство подшипников в ключевых частях самолета являются самосмазывающимися подшипниками (рис. 1.1). Самосмазывающиеся подшипники - это подшипники, которые содержат самосмазывающиеся материалы и обладают самосмазывающимися свойствами. Во время использования самосмазывающиеся материалы переносятся на поверхность противоположной шлифовальной поверхности, образуя самосмазывающуюся пленку, тем самым

достигается самосмазывающихся эффект. Самосмазывающиеся подшипники имеют преимущества простой конструкции, небольшого размера, легкого веса и отсутствия технического обслуживания, являются ключевыми компонентами, обеспечивающими эксплуатацию и надежность самолетов нового поколения, и имеют широкие перспективные применения в авиационной сфере. [5-7].

Noee fuselage

Рисунок 1.1 - Применение самосмазывающихся материалов в авиации

С развитием науки и техники актуальными становятся требования самосмазывающихся подшипников по повышению их легкости, самосмазываемости и износостойкости. Ключевым фактором, определяющим работу самосмазывающихся подшипников, является самосмазывающийся материал в самосмазывающихся подшипниках. В настоящее время распространённые самосмазывающиеся материалы для самосмазывающихся подшипников включают сплавы цветных металлов, керамику и полимерные материалы [8,9]. Главными достоинствами полимеров являются их способность к самосмазыванию и хорошая обрабатываемость. Благодаря преимуществам полимерные материалы являются важным направлением развития авиационных самосмазывающихся подшипников [10,11]. Хотя проведено много исследований трения и изнашивания полимерных самосмазывающихся материалов, свойства трения и механизма изнашивания полимерных самосмазывающихся материалов ещё не до конца исследованы. Исследования трения и механизма изнашивания самосмазывающихся материалов на основе полимерных материалов имеют важное

теоретическое и практическое значение для улучшения работы самосмазывающихся подшипников и механических систем машин.

В настоящее время наиболее широко используемыми полимерными самосмазывающимися материалами являются политетрафторэтилен (ПТФЭ), полиимид (ПИ), полифениленсульфид (ПФС), полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), поликарбонат (ПС), полиамид (ПА), эпоксидная смола (ЭП), и др. [13-16]. В данной работе было исследовано ПТФЭ, ПЭЭК и композиты на их основе.

Одним из актуальных направлений развития машиностроения является -разработка и внедрение в трибосопряжения высокоэффективных композиционных материалов с большой площадью поверхности частиц наполнителя.

Экспериментальные исследования показывают, что введение наполнителя приводит к повышению износостойкости полимерных материалов. Свойства таких материалов определяются формой, размерами, содержанием наполнителя. Хорошо известны и триботехнически эффективны композиты, армированные различными высокопрочными тонкими волокнами. Развитие технологий получения дисперсных частиц показало возможность создания композитов с микро и наноразмерными дисперсными частицами. Однако в результате экспериментальных исследований их износостойкости было установлено, что триботехнически эффективные концентрации наноразмерного наполнителя существенно отличаются от концентраций наполнителя микронных размеров, введенных по одинаковым технологиям.

На рис. 1.2 представлены концентрационные зависимости относительного коэффициента износа для различных нанокомпозитов с различными полимерными матрицами. Из данных рис 1.2 следует, что наибольшую износостойкость имеют практически все рассмотренные композиты при содержании нанонаполнителя до 5 об.%. Авторы отмечают, что рассматриваемые композиции сформированы по технологии сухого перемешивания с последующим формованием, при которой, в случае использования наполнителя микронных размеров, эффективными

концентрациями являются объемные концентрации 20-25%. Это позволяет предположить, что в присутствии наноразмерного наполнителя вследствие его высокой поверхностной энергии формируются на молекулярном уровне дополнительные формы энергетического взаимодействия повышающие износостойкость композита.

Рисунок 1.2 - Концентрационные зависимости относительной износостойкости полимерных нанокомпозитов [146].

1.2 Анализ механических политетрафторэтилена

и триботехнических свойств

Политетрафторэтилен (ПТФЭ) — широко используемый в технический целях полимерный материал. ПТФЭ имеет цепную структуру, образующийся в результате полимеризации тетрафторэтилена [11, 12]. Молекулярная цепь ПТФЭ содержит от 20 000 до 200 000 повторяющихся поливинилфторидных звеньев. Молекулярная формула -[-Ср2-СБ2-]п-. На рис. 1.3 показывает модель структуры молекулярной цепи ПТФЭ.

Рисунок 1.3 - модель фрагмента молекулы ПТФЭ

ПТФЭ имеет перфторуглеродную молекулярную структуру. Энергия связи С-F самая высокая среди одинарных связей (485 кДж/моль), поэтому он обладает хорошей химической стабильностью. Кроме того, кристаллическая морфология ПТФЭ отличается от морфологии обычных полимерных материалов, таких как СВМПЭ и ПА, ПТФЭ и имеет в значительной степени асферическую кристаллическую структуру. Рис. 1.4 показывает кристаллическую модель ПТФЭ [17, 18]. По своей кристаллической структуре ПТФЭ обладает пластичными кристаллическим структурами. Между примыкающими пластичными кристаллами существует малокристаллические области или аморфные области. И в кристаллической области ПТФЭ содержатся высокоориентированные молекулярные цепи, находящие в складчатом расположении [19].

Рисунок 1.4 - Модель кристалла ПТФЭ (а) кристаллический блок или кристаллическая полоса; (б) кристаллическая чешуя или полоса после смещения; (в) расположение молекулярных цепей внутри кристаллической

чешуи [17, 18].

Из пространственной структуры молекулярной цепи ПТФЭ видно, что каркас, образованный углерод-углеродными связями, во внешнем слое обернут атомами фтора, и на основной цепи не существуют разветвленные структуры. Такая структура, с одной стороны, даёт ПТФЭ высокую химическую инертность, с другой стороны, гладкая внешняя поверхность его молекулярной цепи обеспечивает низкий коэффициент трения скольжения между молекулярными цепями. Кроме того, ПТФЭ имеет широкий диапазон температур (-190 - 260°С)

эксплуатации и чрезвычайно низкое газовыделение, что делает возможность использовать его в качестве твердой смазки в космических аппаратах. Из-за хороших вязкоупругих свойств ПТФЭ скорость скольжения и температура окружающей среды оказывают большое влияние на коэффициент трения и изнашивание ПТФЭ. С понижением температуры окружающей среды или увеличением скорости скольжения коэффициент трения ПТФЭ увеличивается [2024]. Когда скорость скольжения ниже 10 мм/с, ПТФЭ имеет низкий коэффициент трения (^=0,03-0,1), и скорость изнашивания стабильно равно 10-5мм3/Н • м. МаМшоп[22], Випп[25] и Speerschnieder[26] провели исследования структуры ПТФЭ и обнаружили, что при комнатной температуре, при увеличении скорости скольжения до 10 мм/с и более, скорость изнашивания ПТФЭ постепенно увеличивается до 10-5~10-3мм3/Н • м . Кроме того, МаМшоп связывал трибологические свойства ПТФЭ с деформацией его кристаллической структуры и полагал, что при условиях низкой скорости скольжения (<10 мм/с) и высокой температуры (> 30 °С) сдвиг внутренней структуры ПТФЭ возникает в аморфных областей, вследствие этого образуются кристаллические или молекулярные структуры в форме чешуйки. С увеличением скорости скольжения и снижением температуры внутренние напряжения могут превысить напряжение разрушения

кристаллических структур ПТФЭ, что приводит к увеличению размера продуктов износа ПТФЭ и увеличению скорость изнашивания.

1.2 Анализ механических и триботехнических свойств полиэфирэфиркетона

Полиэфирэфиркетон (ПЭЭК) представляет собой полукристаллический полимер, структурная единица которого состоит из одной кетоновой связи и двух эфирных связей [27, 28]. ПЭЭК имеет высокую температуру плавления (Тт=334°С) и температуру стеклования (Tg=143°C), поэтому ПЭЭК обладает хорошими термостойкостью и коррозионной стойкостью. В то же время ПЭЭК обладает высокими механическими свойствами. При циклическом воздействии ПЭЭК демонстрирует хорошую усталостную прочность. С точки зрения трибологии ПЭЭК также проявляет хорошие самосмазывающиеся свойства и износостойкость, сохраняя низкий коэффициент трения и скорость изнашивания даже в экстримальных условиях эксплуатации [29-33]. Чжан Чжии [34] изучал механизм трения и изнашивания ПЭЭК посредством исследования изменения структуры ПЭЭК (включая структуру материала и продуктов износа) в процессе трения. Результаты показывают, что при низких нагрузках поверхность трения полимера не оплавляется, а износ происходит вследствие усталости. При высоких нагрузках поверхность материала подплавляется, изменяется механизм изнашивания, а износ происходит из-за того, что расплавленный поверхностный слой прилипает к контртелу. Состояние поверхностного материала в процессе трения и изнашивания определяет его механизм трения и изнашивания и приводит к зависимости характеристик трения и изнашивания материала от нагрузки.

В 1980-х годах материалы ПЭЭК в основном использовались в оборонной промышленности, но в последние десять лет ПЭЭК и его композитные материалы широко использовались в электронной технике, автомобилях, аэрокосмической, биомедицинской и других областях. ПЭЭК имеет стабильные химические структурные свойства. Его химическая молекулярная структура, структура повторяющихся элементов и структура элементарных ячеек показаны на рис. 1.5.

Из рис. 1.5(а) видно, что электронная делокализация атома С, находящегося в скелете бензольного кольца, образует п-п-связь, неподеленная пара электронов, примыкающая к атому О, может образовывать р-п-связь с электронами атома С бензольного кольца. Благодаря таким связям образуется стабильная молекулярная структура. Полимерные цепи ПЭЭК расположены вдоль оси с параметры элементарной ячейки а=7,75 А, Ь=5,86 А, с=10,0 А, плотность кристаллов 1,40 г/см3, структура элементарной ячейки и повторяющиеся звенья показаны на рис. 4(Ь-с) [35-37]. Путем изменения технологии термообработки ПЭЭК можно изменить кристалличность ПЭЭК до 40 % [38]. Температура стеклования, температура плавления и температура текучести ПЭЭК составляют 143 °С, 334 °С и 390 °С соответственно, и по сравнению с ПТФЭ ПЭЭК обладает более высокой термостойкостью.

с

(а)

(б)

(в)

Рисунок 1.5 - химическая молекулярная структура; (б) структура повторяющихся элементов; (в) структура элементарных ячеек [35-37].

1.3 Трибологическая теория полимерных самосмазываемых материалов

Трение деформации и адгезионное трение возникают в основном при контактном трении скольжения между полимерным материалом и сопрягаемым твердым телом. Когда жесткий индентор (Indenter) скользит по поверхности полимерного материала (Polymer), работа сил трения в основном расходуется в двух областях: в зоне сопряжения, где поверхность трения фактически находится в контакте, и в зоне когезионной прочности [37], как показано на рис. 1.6.

В зоне сопряжения адгезионное трение вызывается напряжением сдвига. Адгезионное трение в основном обусловлено силами взаимодействия Ван-дер-Ваальса между молекулами в зоне сопряжения, дипольными силами от полярных атомных взаимодействий, водородной связью и электростатическими взаимодействиями. Во время адгезионного трения адгезионные соединения со сдвигом потребляют энергию. Сила трения ¥а показано в следующем уравнении.

зон сопряжения

зон когезионной прочности

Рисунок 1.6 - области распределения работы сил трения

Ра=Лгт (1.1)

где Аг - фактическая площадь контакта; т - прочность на сдвиг полимера.

В зоне когезионной прочности значительная объемная деформация полимера из-за напряжений, вызванных эффектами геометрического зацепления, вызывает деформационное трение. Деформационное трение в полимерных канавках часто исследуется экспериментально с помощью прокатки для устранения влияния адгезионного трения. Сила деформационного трения состоит в основном из упругой работы 0, совершаемой при деформации полимерного материала, а сила деформационного трения ^ определена по следующему уравнению.

Ра=кд\*т8 (1.2)

■в = 0.17Ш4/3Я-2/3(1 - у2)1/3Е-1/3 (1.3)

где 5 - угол диэлектрических потерь, W - нормальная нагрузка, R - радиус шара, V - поверхностная энергия полимера, Е - модуль упругости полимера.

Таким образом сила трения представляет сумму силы адгезионного трения и силы деформационного трения.

В соответствии с молекулярно-механической теорией работа силы трения тратится на разрыв адгезионных связей и пластическую деформацию. Тогда можем рассмотреть работу трения как сумму работы адгезии Ат и работы износа А1:

АТ = АТ + А, (1.4)

Аддитивная схема записи работы основана на том, что адгезионные эффекты локализованный в узкой приповерхностной области, порядка размеров молекул адсорбата [142, 143], а диссипативные процессы, ответственные за износ, возникают в более широкой области на расстоянии 0,1 - 1 мкм от зоны контакта [144, 145]. Таким образом, области, ответственные за адгезионную составляющую коэффициента трения и за износ, пространственно разделены.

Объем износившегося за путь трения составляет

ЬУ = ^ЬБ

(1.5)

Где:

- линейный интенсивность изнашивания; Ь - путь трения;

Б - номинальная площадь контакта.

Тогда работу, затраченную на износ единицы объема А1йУ, можно записать в

виде

л =±

АУ

(1.6)

Согласно молекулярно-механической теории трения, молекулярная составляющая коэффициента трения выразится [146]:

т0 Рг

(1.7)

Где:

f - коэффициент трения;

т0 - удельная адгезия;

рг - фактическая нагрузка на контакте; Р - пьезокоэффициент.

Перепишем выражение (1.7) в виде

N

fNL = т0 — L + РЫЬ Рг

(1.8)

Где:

N - нагрузка.

Тогда окончательно из (1.5 и 1.8) находим

Ь^*, (1.9)

где ра - удельная нагрузка.

Из (1,9) можно сделать очевидный вывод что, чем больше энергии трения затрачивается на разрушение единицы объема материала, тем меньше, при прочих равных условиях, интенсивность изнашивания. Таким образом, выявление на молекулярном уровне энергетического параметра и разработка методики для определения его численного значения расширит представление об особенностях изнашивания полимерных нанокомпозитов, а также сократит количество опытных образцов при разработке композитов с требуемыми.

Механизмы трения и изнашивания полимерных материалов существенно отличаются от механизмов изнашивания металлов и керамик за счет их упругих и пластических свойств. Как показано на рис. 1.7. упругие и пластические характеристики полимерных материалов в процессе трения могут приводить к пластическим или упругим деформациям под воздействием внешней нагрузки. Следует отметить, что адгезия к поверхности контретела может проводить к адгезионному изнашиванию полимерных материалов. До настоящего времени сформировано множество теорий изнашивания полимерных материалов. Самой популярной является молекулярно-механическая теория который учитывает механическое взаимодействие микрошерохаватостей контактирующих поверхностей и адгезионное изнашивание. Существует популярная теория изнашивания полимерных материалов, которыми являются молекулярно-механическая теория [65].

Рисунок 1.7 - Механизмы изнашивания полимерных материалов. 1 -начальное состояние; 2 - пластическая или упругая деформация полимерных материалов; 3 - горизонтальный сдвиг; 4 - адгезионное изнашивание.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ли Сяньшунь, 2023 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. й¥о тмшт ш 2 MmL 2002, 517*

2. Браун Э.Д. Современная трибология: итоги и перспективы / Э.Д. Браун, И.А. Буяновский, Н.А. Воронин и др. // - Москва: Издательство ЛКИ. - 2008. - 480 с.

3. Сидоров В.А. Эксплуатация подшипников качения. Инфра-Инженерия / В.А. Сидоров, А.Л. Сотников. // Издательские решения. - 2022. - 136 с.

4. Чернавский С.А. Подшипники скольжения / С.А. Чернавский // М.: «МАШГИЗ».

- 1963. - 243 с.

5. Зрелов В.А. Анализ условий работы подшипников в составе опор роторов авиационных ГТД и ЭУ^] / В.А. Зрелов, В.В. Макарчук, М.Е. Проданов и др. // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика СП Королёва (национального исследовательского университета). - 2012.

- Т. 34. - № 3. - С. 326-332.

6. Samuel P.D., Pines DJ. A Review of vibration-based techniques for helicopter transmission diagnostics [J] / P.D. Samuel, D.J. Pines // Journal of Sound and Vibration.

- 2005. - Vol. 282. - № 1-2. - pp. 475-508.

7. Astridge D.G. Helicopter transmissions-design for safety and reliability [J] / D.G. Astridge // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part G-Journal of Aerospace Engineering. - 1989. - Vol. 203. - № 2. - pp. 123-138.

8. Аристов А.И. Расчет посадок с зазором (на примере подшипников скольжения) / А.И. Аристов, Е.Б. Малышева, О.В. Селиверстова и др. // - М.: МАДИ. - 2015. - 28 с.

9. Кузин Н.А. Техническая механика / Н.А. Кузин // Выбор и расчет подшипников качения. УП "Технопринт". - 2001. - 104 с.

10. Бочкарев Д.И. Распределение нагрузок в зоне контакта древесный вкладыш-внутреннее кольцо радиально-упорного самосмазывающегося подшипника скольжения / Д.И. Бочкарев, В.И. Врублевская // ТРЕНИЕ И ИЗНОС. - 2007. - Т. 28. - № 3. - С. 305-310.

11. Wang Yanming. Effect of molecular weight on tribological properties of thermosetting polyimide under high temperature [J] / Wang Yanming, Wang Tingmei, Wang Qihua. // Tribology International. - 2014. - Vol. 278. - № 4. - pp. 47-59.

12. Roberts E.W. Space tribology: its role in spacecraft mechanisms [J] / E.W. Roberts // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2012. - Vol. 45. - № 50. - pp. 503001-503017.

13. Врублевская В.И. Износостойкие самосмазывающиеся антифрикционные материалы и узлы трения из них / В.И. Врублевская, А.Б. Невзорова, В.Б. Врублевский // - Гомель: БелГУТ. - 2000. - 324 с.

14. Врублевская В.И. Прогрессивный опыт повышения надежности и долговечности узлов трения строительных и дорожных машин, работающих в условиях абразивной и агрессивной сред / В.И. Врублевская, Д.И. Бочкарев, К.М. Сидоренко, В.Л. Моисеенко // Тез. докл. межд. науч.-практ. конф. "Проблемы безопасности на транспорте". - Гомель. - 2002. - С. 267-268.

15. Белый В.А. Древесно-полимерные конструкционные материалы и изделия / В.А. Белый, В.И. Б.И.Врублевская, Б.И. Купчинов // - Мн.: Наука и техника. - 1980. -280 с.

16. Захарычев С.П. Основы технологии эпоксидофторопластов для самосмазывающихся подшипников скольжения / С.П. Захарычев, В.А. Иванов // -Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та. - 2012. - 318 с.

17. Biswas SK Friction and Wear of PTFE - a Review[J] / SK Biswas, K Vijayan. // Wear. - 1992. - Vol. 158. - № 1-2. - pp. 193-211.

18. Makinson K.R. The Friction and Transfer of Polytetrafluoroethylene[J] / K.R. Makinson, D. Tabor. // Proceedings of the Royal Society of London Series A Mathematical and Physical Sciences. - 1964. - Vol. 281. - № 1384. - pp. 49-61.

19. %№o mmimmimn^m^mmn^mmnvdj0

2013o

20. Blanchet T.A. Sliding wear mechanism of polytetrafluoroethylene (PTFE) and PTFE composites[J] / T.A. Blanchet. // Wear. - 1992. - Vol. 153. - № 1. - pp. 229-243.

21. Kyuichiro Tanaka. The mechanism of wear of polytetrafluoroethylene[J] / Kyuichiro Tanaka, Yoshitaka Uchiyama, Satoru Toyooka. // Wear. - 1973. - Vol. 23. - № 2. - pp. 153-172.

22. Makinson K.R. Friction and transfer of polytetrafluoroethylene[J] / K.R. Makinson and David Tabor // Nature. - 1964. - Vol. 281. - № 1384. - pp. 49-61.

23. Mclaren K.G. Visco-elastic properties and the friction of solids: friction of polymers: influence of speed and temperature[J] / K.G. Mclaren, D. Tabor. // Nature. - 1963. - Vol. 197. - № 4870. - pp. 856-858.

24. Flom D.G. Friction of teflon sliding on teflon[J] / D.G. Flom, N.T. Porile. // Journal of Applied Physics. - 1955. - Vol. 26. - № 9. - pp. 1088-1092.

25. Speerschneider C.J. Some observations on the Structure of polytetrafluoroethylene[J] / C.J. Speerschneider, C.H. Li. // Journal of Applied Physics. - 1962. - Vol. 33. - № 5. -pp. 1871-1875.

26. Bunn C.W. The fine structure of polytetrafluoroethylene[J] / C.W. Bunn, A.J. Cobbold, R.P. Palmer. // Journal of Polymer Science. - 1958. - Vol. 28. - № 117. - pp. 365-376.

27. g&Xo ftftxmmMMmffl* ^

[J] o 2002, 30(6): 15-180

28. Jones D.P. Mechanical properties of polyetheretherketone for engineering applications[J] / D.P. Jones, D.C. Leach, D.R. Moore. // Polymer. - 1985. - Vol. 26. - № 9. - pp. 1385-1393.

29. Qiao H.B. A study on friction and wear characteristics of nanometer Al2O3/PEEK composites under the dry sliding condition[J] / H.B. Qiao, Q. Guo, A.G. Tian et al. // Tribology International. - 2007. - Vol. 40. - № 1. - pp. 105-110.

30. Lal B. Tribo-investigation on PTFE lubricated PEEK in harsh operating conditions[J] / B. Lal, S. Alam, G.N. Mathur. // Tribology Letters. - 2007. - Vol. 25. - № 1. - pp. 71 -77.

31. Zhang G. The roles of nano-SiO2 particles on the tribological behavior of short carbon fiber reinforced PEEK[J] / G. Zhang, L. Chang, A.K. Schlarb. // Composites Science & Technology. - 2009. - Vol. 69. - № 7-8. - pp. 1029-1035.

32. Avanzini A. Wear and rolling contact fatigue of PEEK and PEEK composites[J] / A. Avanzini, G. Donzella, A. Mazzu et al. // Wear. - 2013. - Vol. 57. - pp. 22-30.

33. Schroeder R. Failure mode in sliding wear of PEEK based composites[J] / R. Schroeder, F.W. Torres, C. Binder et al. // Wear. - 2013. - Vol. 301. - № 1-2. - pp. 717726.

34. ft&m, mm mimmmrnmfmmmmmj]*

1995, 12(4): 49-54o

35. Dawson P.C. X-ray data for poly (aryl ether ketones) [J] / P.C. Dawson, D.J. Blundell. // Polymer. - 1980. - Vol. 21. - № 5. - pp. 577-578.

36. Hay J.N. Variation in Unit Cell Parameters of Aromatic Polymers with Crystallization Temperature[J] / J.N. Hay, J.I. Langford, J.R. Lloyd. // Polymer. - 1989. - Vol. 30. - № 3. - pp. 489-493.

37. Й^о Ш^ЩШ^ШШЖШо 2003, 370o

38. Atkinson J.R. Enthalpic Relaxation in Semi-crystalline PEEK[J] / J.R. Atkinson, J. H. Hay, M.J. Jenkins. // Polymer. - 2002. - Vol. 43. - № 3. - pp. 731-735.

39. Власов С.В. Основы технологии переработки пластмасс^] / С.В. Власов, Л.Б. Кандырин, В.Н. Кулезнев и др. // М.: Химия. 2004. 596 с.

40. 2008, 439о

41. йМо о , 2008, 18(6) : 1129-1134о

42. т^о ШШД^^ШОДШ^ШМИо «4 ^^Ш, 2002, 16(1):5-8о

43 Righetti M.C. Thermal and mechanical properties of PES/PTFE composites and nanocomposites [J] / M.C. Righetti, A. Boggioni, M. Laus. // Journal of Applied Polymer Science. - 2013. - Vol. 130. - № 5. - pp. 3624-3633.

44. Kong X. Miscibility and crystallization behaviour of poly (ether ether ketone)/polyimide blends [J] /X. Kong, F. Teng, H. Tang. // Polymer. - 1996. - Vol. 37. - № 9. - pp. 1751-1755.

45. Huang T. Modification of polyetherimide by phenylethynyl terminated agent for improved tribological, macro- and micro-mechanical properties [J] / T. Huang, P. Liu, R. Lu. // Wear. - 2012. - Vol. 292. - № 29. - pp. 25-32.

46. Chen B. Microstructure of PTFE-Based Polymer Blends and Their Tribological Behaviors Under Aqueous Environment [J] / B. Chen, J. Wang, F. Yan. // Tribology Letters. - 2012. - Vol. 45. - № 3. - pp. 387-395.

47. щт ишш^шим^м^ш

2003, 21(6): 851-854о

48. ^Ш, 1996, 399о

49. Alder B.J. Studies in molecular dynamics[J] / B.J. Alder, T.E. Wainwright. // The Journal of Chemical Physics. - 1957. - Vol. 1. - № 2. - pp. 38-48.

50. Verlet L. Computer "Experiments" on classical fluids thermo dynamical properties of lennard-jones molecules[J] / L. Verlet // Physical Review. - 1967. - Vol. 1. - № 159.

- pp. 98-106.

51. Rahman A. Hydrogen-bond patterns in liquid water[J] / A. Rahman, F.H. Stillinger. // Journal of the American Chemical Society. - 1973. - Vol. 95. - № 24. - pp. 7943-7948.

52. Andersen H.C. Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperature[J] / H.C. Andersen. // The Journal of Chemical Physics. - 1980. - Vol. 4. -№ 72. - pp. 2384 -2393.

53. Hoover W.G. Nonequilibrium molecular dynamics[J] / W.G. Hoover // Annual Review of Physical Chemistry. - 1981. - Vol. 1. - № 34. - pp. 103-127.

54. Car R. Unified approach for molecular dynamics and density-functional theory[J] / R. Car, M. Parrinello. // Physical Review Letters. - 1985. - Vol. 55. - № 22. 2471.

55. Qagin T. Grand molecular dynamics: a method for open systems[J] / T. Qagin, B.M. Pettitt. // Molecular Simulation. - 1991. - Vol. 6. - № 1-3. - pp. 5-26.

56. Qagin T. Molecular dynamics with a variable number of molecules[J] / T. Qagin,

B.M. Pettitt. // Molecular Physics. - 1991. - Vol. 72. - № 1. - pp. 169-175.

57. Tasuku O. Transfer-film formation mechanism of polytetrafluoroethylene: a computational chemistry approach[J] / O. Tasuku, M. Park, K. Souma, et al. // The Journal of Physical Chemistry C. - 2013. - Vol. 117. - № 20. - pp. 10464-10472.

58. Bai S. Friction reduction mechanism of hydrogen-and fluorine-terminated diamondlike carbon films investigated by molecular dynamics and quantum chemical calculation[J] / S. Bai, T. Onodera, R. Nagumo, et al. // The Journal of Physical Chemistry

C. - 2012. - Vol. 116. - № 23. - pp. 12559-12565.

59. Tasuku O. Effect of tribochemical reaction on transfer-film formation by poly (tetrafluoroethylene)[J]. / O. Tasuku, K. Kawasaki, T. Nakakawaji, et al. // The Journal of Physical Chemistry C. - 2014. - Vol. 118. - № 22. - pp. 11820-11826.

60. Tasuku O. Structure and function of transfer film formed from PTFE/PEEK polymer blend[J] / O. Tasuku, N. Jun, K. Kawasaki, et al. // The Journal of Physical Chemistry C.

- 2017. - Vol. 121. - № 27. - pp. 14589 -14596.

61. Chawla R. A molecular dynamics study on Young 's modulus and tribology of carbon nanotube reinforced styrene-butadiene rubber[J] / R. Chawla, S. Sharma. // Journal of Molecular Modeling. - 2018. - Vol. 24. - № 4. - pp. 1-9.

62. He E. Enhanced tribological properties of polymer composites by incorporation of nano-SiO2 particles: a molecular dynamics simulation study[J] / E. He, S. Wang, Y. Li, et al. // Computational Materials Science. - 2017. - Vol. 134. - pp. 93 -99.

63. Bo Wanga. Engineering the mechanical properties of CNT-PEEK nanocomposites / Bo Wanga, Ke Zhanga, Caihua Zhou, et al. // The Royal Society of Chemistry. - 2019. -Vol. 9. - № 23. - pp. 12836 - 12845.

64. Lei Pan. Influence of surface-modified glass fibers on interfacial properties of GFPEEK composites using molecular dynamics / Lei Pan, Huaxin Guo, Lang Zhong, et al. // Computational Materials Science. - 2021. - Vol. 188. 110216.

65. Sinha S.K. Polymer tribology / S.K. Sinha, B.J. Briscoe. // London: Imperial College Pr. - 2009. - 679 c.

66. Lee J.G. Computational Materials Science: An Introduction (Second Edition) [M] / J.G. Lee. // CRC Press. - 2011. - 376 c.

67. i№ 2007o

68. Allen M.P. Computer Simulation of Liquids[M] / M.P. Allen, D.J. Tildesley. // Clarendon Press. - 2017. - 625 c.

69. Frenkel D. Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications. 2nd ed[M] / D. Frenkel, B. Smit. // Academic Press. - 1996. - 637 c.

70. Mayo S.L. DREIDING: A Generic Force Field for Molecular Simulations[J] / S.L. Mayo, B.D. Olafson, W.A. Goddard // The Journal of Physical Chemistry. - 1990. - Vol. 94. - № 26. - pp. 8897-8909.

71. Sun H. COMPASS: An ab Initio Force-Field Optimized for Condensed-Phase Applicationss Overview with Details on Alkane and Benzene Compounds[J] / H. Sun. // Journal of Physical Chemistry B. - 1998. - Vol. 102. - № 38. - pp. 7338-7364.

72. Huai Sun, Zhao Jin, Chunwei Yang, et al. COMPASSII: extended coverage for polymer and drug-like molecule databases / Huai Sun, Zhao Jin, Chunwei Yang, et al // Journal of Molecular Modeling. - 2016. - Vol. 22. - № 2. - pp. 1-10.

73. Van Duin A.C.T. ReaxFF: A Reactive Force Field for Hydrocarbons[J] / A.C.T. Van Duin, S. Dasgupta, F. Lorant, et al. // Journal of Physical Chemistry A. - 2001. - Vol. 105. - № 41. - pp. 9396-9409.

74. Rapaport D.C. The Art of Molecular Dynamics Simulation[M] / D.C. Rapaport. // Cambridge University Press. - 1995. - 549 c.

75. Berendsen H.J.C. Molecular Dynamics with Coupling to an External Bath[J] / H.J.C. Berendsen, J.P.M. Postma, W.F.V. Gunsteren, et al. // Journal of Chemical Physics. -1984. - Vol. 81. - № 8. - pp. 3684-3690.

76. Evans D.J. Flows far from equilibrium via molecular dynamics[J] / D.J. Evans, W.G. Hoover // Annual review of fluid mechanics. - 1986. - Vol. 18. - № 1. - pp. 243-264.

77. Nose S.A. Unified Formulation of the Constant Temperature Molecular Dynamics

Methods[J] / S.A. Nose // The Journal of Chemical Physics. - 1984. - Vol. 81. - № 1. -pp. 511-519.

78. Nose S.A. Constant-temperature Molecular Dynamics[J] / S.A. Nose // Journal of Physics Condensed Matter. - 1999. - Vol. 2. - № 2. SA115.

79. Hoover W.G. Canonical dynamics: Equilibrium Phase-space Distributions [J] / W.G. Hoover. // Physical Review A. - 1985. - Vol. 31. - № 3. - pp. 1695-1697.

80. Hoover W.G. High Strain-rate Plastic Flow Studied via Nonequilibrium Molecular Dynamics[J] / W.G. Hoover, A.J.C. Ladd, B. Moran. // Physical Review Letters. - 1982.

- Vol. 48. - № 26. - pp. 1818-1820.

81. Andersen H.C. Molecular Dynamics Simulations at Constant Pressure and/or Temperature[J] / H.C. Andersen. // The Journal of Chemical Physics. - 1980. - Vol. 72.

- № 4. - pp. 2384-2393.

82. Johnson J.K. The Lennard-Jones equation of state revisited[J] / J.K. Johnson, J.A. Zollweg, K.E. Gubbins. // Molecular Physics. - 1993. - Vol. 78. - № 3. - pp. 591-618.

83. Field M.J. A combined quantum mechanical and molecular mechanical potential for molecular dynamics simulations[J] / M.J. Field, P.A. Bash, M. Karplus. // Journal of Computational Chemistry. - 1990. - Vol. 11. - № 6. - pp. 700-733.

84. Wang J. Development and testing of a general amber force field[J] / J. Wang, R.M. Wolf, J.W. Caldwell, et al. // Journal of computational chemistry. - 2004. - Vol. 25. - № 9. - pp. 1157-1174.

85. Sun H. COMPASS II: extended coverage for polymer and drug-like molecule databases[J] / H. Sun, Z. Jin, C. Yang, et al. // Journal of molecular modeling. - 2016. -Vol. 22. - № 2. - pp. 1-10.

86. Hertel T. Deformation of carbon nanotubes by surface van der waals forces[J] / T. Hertel, R.E. Walkup, P. Avouris. // Physical Review B. - 1998. - Vol. 58. - № 20. - pp. 13870-13873.

87. Gao G.H., Cagin T, Goddard W A. Energetics, structure, mechanical and vibrational properties of single-walled carbon nanotubes[J] / G.H. Gao, T. Cagin, W.A. Goddard. // Nanotechnology. - 1998. - Vol. 9. - № 3. - pp. 184-191.

88. Liu B. Role of lattice registry in the full collapse and twist formation of carbon nanotubes[J] / B. Liu, M.F. Yu, Y. Huang. // Physical Review B. - 2004. - Vol. 70. - № 16. 161402.

89. Chang T.C. Reversible mechanical bistability of single-walled carbon nanotubes under axial strain[J] / T.C. Chang, J. Hou, X.M. Guo. // Applied Physics Letters. - 2006.

- Vol. 88. - № 21. 211906.

90. Wang X.F. Reversible mechanical bistability of carbon nanotubes under radial compression[J] / X.F. Wang, Z.J. Xu, Z.Y. Zhu. // Chemical Physics. - 2007. - Vol. 334.

- № 1-3. - pp. 144-147.

91. Hirahara K. One-dimensional metallofullerene crystal generated inside single-walled carbon nanotubes[J] / R. Hirahara, K. Suenaga, S. Bandow, et al. // Physical Review Letters. - 2000. - Vol. 85. - № 25. 5384.

92. Sihn S. Prediction of 3d elastic moduli and poisson's ratios of pillared graphene nanostructures[J] / S. Sihn, V. Varshney, A.K. Roy, et al. // Carbon. - 2012. - Vol. 50. -№ 2. - pp. 603-611.

93. Solar M. Molecular Dynamics Simulations as a Way to Investigate the Local Physics of Contact Mechanics a Comparison between Experimental Data and Numerical Results[J] / M. Solar, H. Meyer, C. Gauthier, et al. // Journal of Physics D: Applied Physics. - 2010.

- Vol. 43. - № 45. 455406.

94. Solar M. Molecular Dynamics Simulations of the Scratch Test on Linear Amorphous Polymer Surfaces[J] / M. Solar, H. Meyer, C. Gauthier, et al. // Wear. - 2011. - Vol. 271.

- № 11-12. - pp. 2751-2758.

95. Solar M. Analysis of Local Properties During a Scratch Test on a Polymeric Surface using Molecular Dynamics Simulations[J] / M. Solar, H. Meyer, C. Gauthier. // The European Physical Journal E. - 2013. - Vol. 36. - № 3. 9843.

96. Pan D. A Tribological Application of the Coarse-grained Molecular Dynamics Simulation and its Experimental Verification[J] / D. Pan, C. Liu, X. Qi, et al. // Tribology International. - 2011. - Vol. 133. - pp. 32-39.

97. Castro-Marcano F. Pyrolysis of a large-scale molecular model for Illinois No. 6 coal using the ReaxFF reactive force field[J] / F. Castro-Marcano, M.F. Russo Jr, A.C.T. Van Duin, et al. // Journal of Analytical & Applied Pyrolysis. - 2014. - Vol. 109. - pp. 79-89.

98. Ramya K. Effect of solvents on the characteristics of Nafions/PTFEcomposite membranes for fuel cell applications[J] / K. Ramya, G. Velayutham, C.K. Subramaniam, et al. // Power Sources. - 2006. - Vol. 160. - pp. 10-17.

99. Swope W. A computer-simulation method for the calculation of equilibrium-constants for the formation of physical clusters of molecules-application to small water clusters[J] / W. Swope, H. Andersen, P. Berens, et al. // The Journal of Chemical Physics. - 1982. -Vol. 76. - № 1. - pp. 637-649.

100. Hestenes M.R. Methods of conjugate gradients for solving[J] / Hestenes M.R, Stiefel E. // Journal of research of the National Bureau of Standards. - 1952. - Vol. 49. - № 6. -409.

101. Shimizu T, Yamamoto T. Melting and crystallization in thin film of n-nalkanes: A molecular dynamics simulation[J] / T. Shimizu, T. Yamamoto. // J, Chem. Phys. - 2000. - Vol. 113. - pp. 3351-3359.

102. Paul D.R. Polymer nanotechnology: nanocomposites[J] / D.R. Paul, L.M. Robeson L M // Polymer. - 2008. - Vol. 49. - № 15. - pp. 3187-3204.

103. Rezaiean N. Microstructure and Properties of Polypropylene/Clay Nanocomposites[J] / N. Rezaiean, H. Ebadi-Dehaghani, H.A. Khonakdar, et al. // Journal of Macromolecular Science:Part B. - 2016. - Vol. 55. - № 10. pp. 1022-1038.

104. Liu J. Molecular dynamics simulation for insight into microscopic mechanism of polymer reinforcement[J] / J. Liu, S. Wu, L. Zhang, et al. // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2011. - Vol. 13. - № 2. - pp. 518-529.

105. Riggleman R.A. Entanglement network in nanoparticle reinforced polymers[J] / R.A. Riggleman, G. Toepperwein, G.J. Papakonstantopoulos, et al. // The Journal of chemical physics. - 2009. - Vol. 130. - № 24. - 244903.

106. Кропотин О.В. Влияние межфазного взаимодействия в графитонаполненном политетрафторэтилене на плотность матрицы // О.В. Кропотин, С.С. Акименко, В.А. Горбунов и др. // Омский научный вестник. - 2014. - Т. 127. - № 1. С. 22-26.

107. Li Y. A review on enhancement of mechanical and tribological properties of polymer composites reinforced by carbon nanotubes ang graphene sheet: Molecular dynamics simulations[J] / Y. Li, Q. Wang, S. Wang. // Composites Part B: engineering. - 2019. -Vol. 160. - pp. 348-361.

108. Andersen H.C. Molecular dynamics simulations at constant pressure and/or temperature[J] / H.C. Andersen // The Journal of chemical physics. - 1980. - Vol. 72. -№ 4. - pp. 2384-2393.

109. Bussi G. Canonical sampling through velocity rescaling[J] / G. Bussi, D. Donadio, M. Parrinello. // The Journal of chemical physics. - 2007. - Vol. 126. - № 1. 014101.

110. David W.I.F. Powder diffraction peak shapes. Parameterization of the pseudo-Voigt as a Voigt function[J] / W.I.F. David // Journal of applied crystallography. - 1989. - Vol. 19. - № 1. - pp. 63-64.

111. Zuo Z. Analysis of the chemical composition of the PTFE transfer film produced by sliding against Q235 carbon steel[J] / Z. Zuo, Y. Yang, X. Qi, et al. // Wear. - 2014. -Vol. 320. - pp. 87-93.

112. Rigby D. Computer simulations of poly (ethylene oxide): force field, pvt diagram and cyclization behaviour[J] / D. Rigby, H. Sun, B.E. Eichinger. // Polymer International.

- 1997. - Vol. 44. - № 3. - pp. 311-330.

113. Moghadam A.D. Mechanical and tribological properties of self-lubricating metal matrix nanocomposites reinforced by carbon nanotubes (CNTs) and graphene-a review[J] / A.D. Moghadam, E. Omrani, P.L. Menezes, et al. // Composites Part B: Engineering. -2015. - Vol. 77. - pp. 402-420.

114. Мышкин Н.К. Характеристики нанокомпозитов на основе ПЭЭК при трении по стали / Н.К. Мышкин, G. Zhang, Д. М. Гурцев и др. // Трение и износ. - 2021. -Т. 42. - C. 350-357.

115. Седакова Е.Б. Тепловая нагруженность полимера в паре трения политетрафторэтилен- сталь / Е.Б. Седакова, Ю.П. Козырев. // Трение и износ. -2017. -Т. 38. - № 5. - С. 386-390.

116. Qi Y. Tribological Behaviours of PTFE Composites Filled with PEEK and Nano-ZrO2 Based on Pinon-Flat Reciprocating Friction Model[J] / Y. Qi, J. Gong, W. Cao, et al. // Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed. - 2020. - Vol. 35. - № 1. - pp. 87-98.

117. Schwartz C.J. Studies on the tribological behavior and transfer film-counterface bond strength for polyphenylene sulfide filled with nanoscale alumina particles[J] / C.J. Schwartz, S. Bahadur. // Wear. - 2000. - Vol. 237. - № 2. - pp. 261-273.

118. Кисель Ю.Е. Влияние прочности компонентов композиционных материалов на их физико-механические свойства / Ю.Е. Кисель, И.Н. Кравченко, А.И. Купреенко и др. // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2021. - № 6.

- С. 43-51.

119. Лялякин В.П. Свойства износостойких композиционных покрытий, полученных скоростным борированием / В.П. Лялякин, В.Ф. Аулов, А.В. Ишков и др. // Проблемы машиностроения и надежности машин. - 2022. - № 2. - С. 47-56.

120. Atkinson J.R. Enthalpic Relaxation in Semi-crystalline PEEK / J.R. Atkinson, J.N. Hay, M.J. Jenkins. // Polymer. - 2002. - Vol. 43. - № 3. - pp. 731-735.

121. Мышкин Н.К. Влияние наноразмерных наполнителей на виброакустические характеристики фрикционных композитов / Н.К. Мышкин, В.П. Сергиенко, С.Н. Бухаров и др. // Вестник РГУПС. - 2017. - № 1. - С. 30-35.

122. Бревнов П.Н. Влияние химической природы и структурных особенностей наноразмерных наполнителей на механизм пиролиза полиэтилена / П.Н. Бревнов, Л.А. Новокшонова, В.Г. Крашенинников и др. // Химическая физика. - 2019. -Т. 38.

- № 9. - С. 54-59.

123. Кулик В.И. Перспективы применения полимерных композиционных материалов, армированных углеродными наноразмерными наполнителями для экранов электромагнитного излучения / В.И. Кулик, А.С. Нилов. // Вопросы оборонной техники. серия 16: технические средства противодействия терроризму.

- 2019. - № 1-2. - С. 120-127.

124. Пасовец В.Н. Технологические особенности введения наноразмерных компонентов в порошковые композиты на основе меди / В. Н. Пасовец, В. А. Ковтун // Вестник Гомельского государственного технического университета имени П. О. Сухого. - 2020. - № 1. - С. 47-55.

125. Zalaznik M. Effect of the type, size and concentration of solid lubricants on the tribological properties of the polymer PEEK / M. Zalaznik, M. Kalin, S. Novak, et al. // Wear. - 2016. - Vol. 364. - pp. 31-39.

126. Guo L.H. Significance of combined functional nanoparticles for enhancing tribological performance of PEEK reinforced with carbon fibers / L.H. Guo, G. Zhang, D.A. Wang, et al. // Composites Part A. - 2017. - Vol. 102. - pp. 400-413.

127. Xu Z.Y. Formation and tribological properties of hollow sphere-like nano-MoS2 precipitated in TiO2 particles / Z.Y. Xu, Y. Xu, K.H. Hu, et al. // Tribol. Int. - 2015. -Vol. 81. - pp. 139-148.

128. Lin L. Impact of nanosilica on the friction and wear of a PEEK/CF composite coating manufactured by fused deposition modeling (FDM) / L. Lin, N. Ecke, M. Huang, et al. // Composites Part B: Engineering. - 2019. - Vol. 177. -107428.

129. Wang B, Zhang K, Zhou C, et al. Engineering the mechanical properties of CNT/PEEK nanocomposites[J] / B. Wanga, K. Zhang, C. Zhou et al. // RSC advances. -2019. - Vol. 23. - № 9. - pp. 12836-12845.

130. Subramaniyan A.K. Continuum interpretation of virial stress in molecular simulations[J] / A.K. Subramaniyan, C.T. Sun. // International Journal of Solids and Structures. - 2008. - Vol. 45. - № 14-15. - pp. 4340-4346.

131. Najeeb S. Applications of polyetheretherketone (PEEK) in oral implantology and prosthodontics[J] / S. Najeeb, M.S. Zafar, Z. Khurshid, et al. // Journal of prosthodontic research. - 2016. - Vol. 60. - № 1. - pp. 12-19.

132. Wang P. Effects of printing parameters of fused deposition modeling on mechanical properties, surface quality, and microstructure of PEEK[J] / P. Wang, B. Zou, H. Xiao, et al. // Journal of Materials Processing Technology. - 2019. - Vol. 271. - pp. 62-74.

133. Puertolas J.A. Tribological and mechanical properties of graphene nanoplatelet/PEEK composites[J] / J.A. Puertolas, M. Castro, J.A. Morris, et al. // Carbon.

- 2019. - Vol. 141. - pp. 107-122.

134. Песецкий С.С. Триботехнические свойства нанокомпозитов, получаемых диспергированием наполнителей в расплавах полимеров^] / С.С. Песецкий, С.П. Богданович, Н.К. Мышкин //Трение и износ. - 2007. - № 5. - Т. 28. - С. 500-524.

135. Omrani E, Menezes P L, Rohatgi P K. State of the art on tribological behavior of polymer matrix composites reinforced with natural fibers in the green materials world[J] / Е. Omrani, P.L. Menezes, P.K. Rohatgi // Engineering Science and Technology. - 2016.

- № 2. - Vol.19. - pp. 717-736.

136. De Baets P. Polymers in tribology: Challenges and opportunities[C] / De Baets P, Glavatskih S, Ost W, et al. //1st International conference on polymer tribology. University of Ljubljana. 2014.

137. Гинзбург Б.М. Антифрикционный полимерный материал. /Б.М. Гинзбург, А.П. Возняковский, С.И. Евлашенко, Д.Г. Точильников // 2010. Патент на изобретение RU 2378297.

138. Savagatrup S. Mechanical properties of conjugated polymers and polymer-fullerene composites as a function of molecular structure[J]. / S. Savagatrup, A.S. Makaram, D.J. Burke, et al. // Advanced Functional Materials. - 2014. - № 8. - Vol. 24. - pp. 11691181.

139. Kim J.H. Mechanical Properties of Polymer-Fullerene Bulk Heterojunction Films: Role of Nanomorphology of Composite Films[J] / J.H. Kim, J. Noh, H. Choi, et al. // Chemistry of Materials. - 2017. - № 9. - Vol.29. - pp. 3954-3961.

140. Molefi J.A. Comparison of the influence of copper micro-and nano-particles on the mechanical properties of polyethylene/copper composites[J] / J. A. Molefi, A.S. Luyt, I. Krupa // Journal of materials science. - 2010. - № 1. - Vol.45. - pp. 82-88.

141. Harandi M.H. Morphological and mechanical properties of styrene butadiene rubber/nano copper nanocomposites[J] / M.H. Harandi, F. Alimoradi, G. Rowshan, et al. // Results in physics. - 2017. - Vol. 7. - pp. 338-344.

142. Васильев Ю.Н. Образование расклинивающих слоев на контакте при трении графита / Ю.Н. Васильев, Д.А. Горбунов, В.А. Фуголь // ЖФХ. - 1998. -Т. 62. - С. 3121-3124.

143. Васильев Ю.Н. Физический смысл пъезокоэффициента молекулярно-механической теории трения/ Ю.Н. Васильев, Д.А. Горбунов, В.А. Фуголь // Трение и износ. - 1994. -Т. 15. - № 4. - С. 602-606.

144. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ / И.В. Крагельский, М.Н. Добычин, В.С. Комбалов // М.: Машиностроение, 1977. -528 с.

145. Гарбар И.И. фрагментация поверхностных слоев низкоуглеродистой меди при усталостном и адгезионном изнашивании // Трение и износ. - 1986. -Т. 7. - № 6. -С. 1043-1053.

146. Sawyer W.G., Freudenberg K.D., Bhimaraj P., Schadler L. S. A study on the friction and wear behavior of PTFE filled with alumina nanoparticles/ W.G. Sawyer, K.D. Freudenberg, P. Bhimaraj, L.S. Schadler // Wear. - 2003. - Vol. 254. - pp. 573-580.

147. Парникова А.Г. Влияние наноструктурных оксидовалюминия и магния на закономерности формирования структуры ПКМ на основе ПТФЭ/ А.Г. Парникова, А.А. Охлопкова. // Вестник СВФУ. - 2010. -Т. 7. - № 4. - С. 47-52.

148. Лысенко В. Микромеханические характеристики нанокомпозитов на основе полипропилена^] / В. Лысенко, А. Свириденок, А. Кравцевич А и др. // Наноиндустрия. - 2014. - № 1. - С. 58-63.

149. Sedakova E. B. Using the wear model of polymer composites based on polytetrafluoroethylene to determine the filling efficiency of matrix / E.B. Sedakova, Yu. P. Kozyrev // In: Polyanskiy V.A., Belyaev A.K. (eds) Mechanics and Control of Solids

and Structures. Advanced Structured Materials. Springer, Cham. - 2022. - Vol. 27. - pp. 573-588.