Методология контроля структурочувствительных свойств полимерных материалов применительно к активным космическим экспериментам тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.01, доктор технических наук Козлов, Николай Алексеевич

• Козлов, Николай Алексеевич
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Козлов, Николай Алексеевич

СОДЕРЖАНИЕ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Воздействие факторов космического пространства на полимерные материалы, используемые в наружных элементах орбитальных комплексов (Литературный обзор).

1.1. Основные факторы околоземного космического пространства и особенности их воздействия на органические полимеры.

1.2. Применение полимерных и композиционных материалов в составе орбитальных комплексов и перспективных конструкций.

1.3. Методы и результаты исследований воздействия факторов околоземного космического пространства на полимерные материалы в пассивных и активных экспериментах.

Глава 2. Исследование возможностей динамических механических методов контроля за физико-химическими превращениями полимерных материалов при воздействии факторов космического пространства и разработка аппаратуры для космических экспериментов.

2.1. Анализ параметров, методов определения и возможностей использования динамических вязко-упругих свойств полимерных систем для контроля за их физико-химическими превращениями.

2.1.1. Параметры динамических вязко-упругих свойств полимерных систем.

2.1.2. Методы и приборы для определения динамических вязко-упругих свойств полимерных систем.

2.1.3. Возможности динамических механических методов контроля за физико-химическими превращениями в полимерных системах.

2.2. Исследование фазовых и реологических превращений ужесточаемых в условиях космического пространства полимерных композиций по изменению динамических вязко-упругих свойств при сорбции /десорбции низкомолекулярных веществ.

2.2.1. Разработка полимерных композиций, ужесточаемых в условиях КП.

2.2.2. Разработка объединенной вакуумной установки для оценки динамических механических свойств и сорбции/десорбции низкомолекулярных веществ.

2.2.3. Исследования изменений динамических вязко-упругих свойств, фазовых и релаксационных переходов в системе ЛВС - ВаТМФ и ПКМ на их основе при сорбции/десорбции воды.

2.2.4. Исследование возможности регулирования кинетики десорбции воды и изменения вязко-упругих свойств в системе редкосетчатый ПВС - вода добавкой малолетучего компонента.

2.3. Разработка и опробование аппаратуры для контроля за изменением вязко-упругих свойств ПКМ в активных экспериментах в космических условиях.

2.3.1. Принцип действия и конструкция аппаратуры «Торсион».

2.3.2. Результаты наземной отработки аппаратуры «Торсион» и натурных экспериментов на борту станции «Салют».

2.3.3. Принцип действия и конструкция аппаратуры «ДАНКО».

2.3.4. Результаты наземной отработки аппаратуры «ДАНКО» и натурных экспериментов на борту станции «МИР».

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методология контроля структурочувствительных свойств полимерных материалов применительно к активным космическим экспериментам»

Ориентация на приоритетное развитие в СССР, а затем в России долговременных орбитальных комплексов (ОК) потребовало решения задачи оценки кинетики деградации свойств материалов ОК в условиях длительного воздействия факторов космического пространства (ФКП) с целью прогнозирования работоспособности и долговечности космических конструкций, изготовленных из полимерных материалов (ПМ), в первую очередь, из полимерных композиционных материалов (ПКМ) и клеевых соединений (ПКС). Конструкции из ПМ широко используются в силовых элементах корпусов ОК и солнечных батарей, в микрометеороидной защите, герметизирующих и уплотняющих элементах и других узлах, длительное время работающих в условиях прямого деградирующего воздействия многообразных ФКП. Решение этих задач остается актуальным в связи с развитием и эксплуатацией Международной космической станции (МКС) и планами освоения околоземного космического пространства (КП) и дальнего космоса, которые включают в себя создание крупногабаритных объектов, таких как антенны, исследовательские платформы, солнечные электростанции и транспортные системы типа «Солнечный парус», в состав которых вследствие низкой плотности и высоких удельных прочностных характеристик конструкторы включают большое число элементов из ПМ.

Ко времени начала эксплуатации долговременных орбитальных комплексов практически полностью отсутствовала методология исследования материалов и исследовательское оборудование для изучения влияния ФКП на ПМ и, соответственно, отсутствовали данные о поведении ПМ в натурных условиях космического пространства на высотах порядка 300 -ь 350 км и о воздействии ФКП на такие материалы, хотя сами эти условия и факторы были в целом известны. Анализ факторов околоземного космического пространства и их возможного воздействия на ПМ показал, что они могут вызывать многообразные химические и физические превращения полимерных компонентов и, следовательно, значительную деградацию структуры и свойств изделий из них.

С начала 1980-х годов и по настоящее время исследования влияния ФКП на ПМ в реальных и имитирующих космические условиях проводятся интенсивно по двум основным направлениям: в так называемых пассивных и активных экспериментах. В первом случае исследуемые объекты выдерживаются длительное время в условиях воздействия натурных или имитирующих ФКП, затем исследуются изменения их структуры и свойств в наземных условиях и прогнозируется их поведение методами экстраполяции. Основными недостатками таких экспериментов являются неконтролируемые воздействия земных факторов на структуру и поведение экспонированных материалов после их возврата на Землю, а также невозможность их оценки на разных стадиях экспозиции. В активных экспериментах поведение ПМ в условиях воздействия ФКП контролируется непосредственно в процессе экспозиции по изменению параметров структуры или структурочувствительных свойств. Поскольку создание условий, имитирующих ФКП, является трудновыполнимым и весьма дорогостоящей задачей, то очевидно, что только активные эксперименты, проводимые в натурных условиях КП, могут дать наиболее полную и достоверную оценку поведения ПМ и предоставить информацию для прогнозирования длительной работоспособности в этих условиях, поскольку только в этом случае изменение структуры и свойств материалов происходит и контролируется непосредственно в условиях «космического климата». Создание методологии и аппаратуры для активных экспериментов требует выбора наиболее информативных структурочувствительных показателей ПМ, разработки методик их дистанционного контроля и установления взаимосвязи изменения этих показателей с физико-химическими превращениями материалов. К таким структурочувствительным показателям можно отнести динамические вязко-упругие и диэлектрические свойства ПКМ, претерпевающие характерные изменения, вызываемые химическими и физическими превращениями и релаксационными переходами в их компонентах, а также устойчивость к инициированию и росту дефектов в ПКС в критических и, особенно, докритических условиях нагружения.

К моменту начала данной работы отсутствовали аппаратура и опыт проведения активных экспериментов по контролю за изменениями структуры и структурочувствительных свойств ПКМ и ПКС в космических условиях, а также систематические данные о взаимосвязи химических и физических превращений в ПКМ и ПКС с изменениями этих свойств. Поэтому особенно актуальными стали проблемы не только разработки, всесторонней отработки в земных условиях и непосредственно в космических экспериментах методов дистанционного контроля за изменением динамических вязко-упругих и диэлектрических свойств ПКМ и за кинетикой роста трещин в ПКС и соответствующей аппаратуры в бортовом исполнении, но и проведения систематических исследований возможностей использования этих методов для контроля за химическими и физическими превращениями ПКМ и их компонентов и докритическим ростом трещин в ПКС при воздействии различных факторов, в том числе ФКП.

Целью работы являлась разработка методологии дистанционного контроля структурочувствительных свойств полимерных композиционных материалов и клеевых соединений в активных космических экспериментах, создание, отработка в наземных условиях и использование непосредственно в космических условиях методик и аппаратуры для проведения таких экспериментов.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Провести анализ и выбор показателей и методов дистанционного контроля динамических вязко-упругих и диэлектрических свойств полимерных материалов, как наиболее чувствительных к структурным и молекулярно-кинетическим превращениям в них, а также параметров и методов оценки устойчивости полимерных материалов и клеевых соединений к инициированию трещин при критических нагрузках и дистанционного контроля кинетики их роста при докритических нагрузках.

2. Разработать методики и провести систематические исследования возможностей использования динамических механических методов для дистанционного контроля за фазовыми и реологическими превращениями ужесточаемых под воздействием космического вакуума ПКМ при сорбции/десорбции низкомолекулярных веществ и за накоплением дефектов в конструкционных ПКМ при их старении.

3. Разработать диэлектрические ячейки и микродатчики и провести с их помощью систематические исследования возможностей и эффективности использования диэлектрических методов для дистанционного контроля за химическими и физическими превращениями в ПКМ и их компонентах в процессах отверждения и сорбции/десорбции паров воды, а также при длительной экспозиции в различных условиях, в т.ч. имитирующих воздействие факторов космического пространства.

4. Разработать и опробовать расчетную и экспериментальную методики оценки кинетики докритического подрастания трещин и построения G - V диаграмм в полимерных клеевых соединениях при заданной нагрузке на трещину и в заданных условиях окружающей среды, в т.ч. при имитации воздействия факторов космического пространства.

5. Разработать, отработать в наземных условиях и опробовать в реальных условиях активных космических экспериментов на космической станции «Салют-7», орбитальных комплексах «Мир» и «Международная космическая станция» методик и комплектов аппаратуры для дистанционного контроля за изменением вязко-упругих свойств ПКМ в процессе их ужесточения и старения (аппаратура «Торсион» и «ДАНКО»), за изменениями диэлектрических свойств ПКМ в процессе длительной экспозиции в космических условиях (аппаратура «ЭРЭ» и встраиваемые комплексные микродиэлектрические датчики, МДД) и за кинетикой докритического роста трещин в полимерных клеевых соединениях (образцы и датчики «КРТ»), 6. Разработать методики и программы для обработки получаемой информации, обработать и проанализировать результаты натурных активных экспериментов и исследований образцов-аналогов, выдержанных в земных условиях.

Научная новизна работы:

Разработана научно обоснованная методология организации и проведения активных космических экспериментов по дистанционному контролю за изменениями структурочувствительных свойств при воздействии факторов космического пространства, базирующаяся на выборе наиболее информативных свойств и их показателей, разработке способов их оценки и проведении систематических исследований по установлению зависимостей показателей этих свойств от химических и физических превращений в материалах и их компонентах при внешних воздействиях и изменениях состава.

Выбраны параметры, разработаны методики и проведены систематические исследования влияния различных факторов окружающей среды на изменения динамических механических и диэлектрических свойств модельных, перспективных и используемых в наружных элементах конструкций космических аппаратов полимерных композиционных материалов и их компонентов.

Разработана модель, предложены полуэмпирическая расчетная и экспериментальная методики оценки кинетики докритического роста трещины при постоянном ее раскрытии и построения кинетических G-V диаграмм для стеклообразных псевдохрупких полимерных материалов и клеевых соединений на их основе с использованием подходов линейной квазиупругой механики разрушения (модели развития неупругой зоны вблизи вершины трещины Баренблатта-Дагдейла) и термофлуктуационной теории долговечности полимеров (уравнения Журкова).

Разработаны методики и научная аппаратура для проведения и обработки результатов активных космических экспериментов по контролю за изменением динамических вязко-упругих свойств полимерных композиционных материалов («Торсион», «Данко»), диэлектрических свойств ПКМ и их компонентов («ЭРЭ») и кинетикой докритического роста трещин («КРТ») непосредственно в условиях околоземного космического пространства.

Впервые получены систематические данные о поведении модельных и штатных полимерных композиционных материалов, клеевых соединений и их компонентов при длительной экспозиции непосредственно в заданных, в т.ч. натурных и имитирующих космические условиях окружающей среды:

- установлена взаимосвязь фазовых и релаксационных переходов в редкосетчатом аморфно-кристаллическом полимере - поливиниловом спирте с изменениями его динамических вязко-упругих свойств, состава и структуры при сорбции и десорбции в вакууме паров воды и ее смесей с малолетучим пластифицирующим компонентом (этиленгликолем) в широком интервале активностей паров воды, концентраций этиленгликоля и температур ниже и выше верхней критической точки;

- оценена кинетика ужесточения ПКМ (стекло- и органопластиков) на основе редкосетчатого поливинилового спирта, набухшего в системе вода -этиленгликоль, в имитирующем и натурном космическом вакууме;

- определены механизм и кинетика обратимых и необратимых изменений диэлектрических свойств отвержденных эпоксиаминных композиций в условиях, имитирующих воздействие отдельных факторов космического пространства (вакуума, термоциклирования, ультрафиолетового излучения и потока электронов) вследствие удаления низкомолекулярных компонентов (в первую очередь воды), термохимических и физических превращений (доотверждения, деструкции, релаксационных переходов) и эффектов электризации (накопления и стока зарядов) и установлены синергические эффекты при комплексном воздействии этих факторов;

- определены изотермические изменения во времени и зависимости от температуры диэлектрических свойств эпоксиаминных композиций и ПКМ на их основе (стекло-, угле- и органопластиков) при их экспозиции в течение 10 лет за бортом орбитального комплекса «Мир» и выявлены причины этих изменений;

- установлена взаимосвязь кинетики изменения диэлектрических свойств эпоксиаминных композиций при отверждении в широких интервалах температур, времен и степеней отверждения с температурными и изотермическими релаксационными переходами в них и построены обобщенные "кинетические" и "равновесные" хемодиэлектрические диаграммы их состояний и переходов в них при отверждении;

- диэлектрическими методами определены кинетика и изотермы сорбции/десорбции паров воды в широком интервале активностей паров для различных типов полимеров и показано, что вклад сорбированной воды в изменение диэлектрической проницаемости полимеров обусловлен не только ее количеством, но и состоянием - связанным, свободным, агрегированным и/или конденсированным;

- определена кинетика и получены обобщенные кинетические G-Y диаграммы докритического роста трещин в используемых в составе орбитальных комплексов полимерных клеевых соединениях на основе эпоксиаминных клеевых композиций и листов слоистого стеклопластика КАСТ-В и алюминиевого сплава АМГ-6 в лабораторных условиях, в условиях, имитирующих воздействие факторов космического пространства, и в условиях активного космического эксперимента;

- установлено повышение скорости докритического роста трещины в клеевых соединениях листовых материалов при одинаковой нагрузке на трещину на 1 - 3 десятичных порядка при воздействии факторов космического пространства в натурных условиях по сравнению с наземными условиями;

Практическая значимость результатов работы:

На основе разработанной методологии впервые организованы и проведены активные эксперименты в области материаловедения по контролю за изменениями структурочувствительных динамических механических и диэлектрических свойств ПКМ и трещиностойкости полимерных клеевых соединений непосредственно в реальных космических и имитирующих их условиях и получен большой объем информации о поведении штатных и модельных полимерных материалов и их компонентов при воздействии факторов космического пространства. Показана эффективность и оценены возможности использования разработанных комплектов аппаратуры «Торсион», «ДАНКО», «ЭРЭ», «КРТ» для дистанционного контроля за изменениями динамических вязко-упругих и диэлектрических свойств ПКМ и кинетикой докритического роста трещин в полимерных клеевых соединениях при активных экспериментах в условиях космического пространства. Полученные в ходе экспериментов результаты использованы для оценки и прогнозирования работоспособности ПКМ наружных поверхностей орбитальных комплексов (Объединенный документ НАСА/РКА SSP 50094 п.п. 4.3.4.2. Неметаллические материалы, П17375-082 Исходные данные для выбора неметаллических материалов. Ограничитель), при выдаче гарантии о работоспособности и продлении срока службы наружных элементов из ПКМ и полимерных клеевых соединений для орбитальных комплексов «МИР» и Российского сегмента Международной космической станции до 15 лет, а также при разработке рекомендаций по защите ПКМ и полимерных материалов от воздействия факторов космического пространства при создании Российского сегмента «МКС»;

Для наземных нужд, в т.ч. в учебных целях, нашли применение: - объединенная вакуумная установка на основе прямого крутильного маятника и микровесов, методика дистанционного комплексного контроля за изменениями динамических вязко-упругих свойств и сорбции/десорбции газов и паров в заданных условиях окружающей среды и результаты систематических исследований фазовых и реологических превращений полимерных материалов и ПКМ в процессе сорбции/десорбции низкомолекулярных веществ; малогабаритные прямой крутильный и язычковый маятники с дистанционной задачей и контролем параметров колебаний («Торсион» и «ДАНКО») и результаты их наземной отработки и опробования в космических условиях; перфорированная диэлектрическая ячейка и аппаратура «ЭРЭ» на ее основе для дистанционного контроля за изменением диэлектрических свойств полимерных материалов и ПКМ в процессе длительного старения, а также результаты их отработки в наземных и имитирующих воздействие факторов космического пространства условиях; микродиэлектрические датчики для исследования процессов отверждения полимерных связующих непосредственно в формуемой заготовке и сорбции/десорбции низкомолекулярных веществ в тонких полимерных пленках для микроэлектроники, микросенсорики и микромеханики, а также для контроля за образованием дефектов в матрице и ПКМ при термоударах и других воздействиях, контроля влажности и других параметров сред; образцы и датчики «КРТ» для дистанционного контроля за кинетикой докритического роста трещины в ПКМ и полимерных клеевых соединений при заданном ее раскрытии в различных условиях окружающей среды.

По результатам работ, выполненных в рамках диссертации, получено 6 авторских свидетельств и две серебряные медали ВДНХ СССР.

Работа выполнялась в рамках межведомственной комплексной целевой программы «Материаловедческое и технологическое обеспечение создания и эксплуатации крупногабаритных космических конструкций» 1985-1995 г.г., международного проекта INTAS (Joint Research Project INTAS 94-3311) в 1994-1996 г.г. по теме «Оценка и прогнозирование долговечности полимерных композиционных материалов и клеевых соединений в космических условиях по кинетике докритического роста трещин», Программы «Научные исследования, эксперименты и целевые работы на орбитальной станции «Мир» 1993-1999г.г.» и долгосрочной программы РАКА «Научные и прикладные исследования и эксперименты на Российском сегменте Международной космической станции».

Апробация работы; Материалы диссертации доложены на 13 Международных и 18 Всесоюзных, Российских и отраслевых конференциях и семинарах, в том числе: на 7 и 8-м Международных симпозиумах по материалам в космосе (Тулуза, Аркашон, Франция, 1997 и 2000 г.г.), на 2-м и 3-м Международных аэрокосмических конгрессах (Москва, Россия, 1997 и 2000 гг.), на 6-м Международном симпозиуме SAMPE (Токио, Япония, 1999 г.), на Международной конференции «Слоистые композиционные материалы (Волгоград, Россия, 1998, 2001гг.), IV Международной конференции «Электроника и информатика» (Зеленоград, Россия, 2002 г.).

Работа состоит из четырех глав. Первая глава посвящена анализу литературных данных о ФКП, их воздействии на ПМ, пассивных и активных экспериментах по изучению влияния ФКП на ПМ, осуществленных в России и за рубежом. Три основные экспериментальные главы содержат анализ параметров, методов определения и возможностей использования динамических механических и диэлектрических свойств для дистанционного контроля за физико-химическими превращениями в ПКМ и их компонентах, а также линейной механики разрушения для оценки критических параметров трещиностойкости и кинетики докритического роста трещин в ПКС применительно к активным космическим экспериментам, проводимым с целью контроля за технологическими и эксплуатационными свойствами ПКМ и ПКС, оценки и прогнозирования их долговечности. Вторая глава посвящена исследованию возможностей динамических механических методов контроля за физико-химическими превращениями полимерных материалов при воздействии факторов космического пространства и разработке аппаратуры для космических экспериментов. В ней проведен анализ параметров, методов определения и возможностей использования динамических вязко-упругих свойств полимерных систем для контроля за их физико-химическими превращениями, исследованы фазовые и реологические превращения в ужесточаемых в условиях космического пространства полимерных композициях по изменению динамических вязко-упругих свойств при сорбции/десорбции низкомолекулярных веществ, описаны разработка и опробование аппаратуры для контроля за изменением вязко-упругих свойств ПКМ в активных экспериментах в космических условиях. Третья глава посвящена исследованиям возможностей диэлектрических методов контроля за физико-химическими превращениями полимерных композиционных материалов при воздействии факторов космического пространства, разработке аппаратуры и проведению космических экспериментов. В ней дан анализ параметров и методов определения диэлектрических свойств и возможностей их использование для исследования полимерных систем и параметров внешней среды, приведены исследования изменений структуры и свойств эпоксиаминного густосетчатого полимера с помощью перфорированной диэлектрической ячейки в условиях, имитирующих воздействие факторов космического пространства, описана аппаратура «ЭРЭ» и результаты ее использования в активных натурных экспериментах для исследования влияния факторов космического пространства на диэлектрические свойства полимеров и ПКМ, приведены результаты разработки и опробования микродиэлектрических датчиков для исследований физико-химических превращений ПМ и ПКМ в наземных и космических условиях. Четвертая глава посвящена исследованиям и разработке методов механики разрушения для оценки критических параметров трещиностойкости полимерных клеевых соединений и дистанционного контроля за кинетикой докритического роста трещин в них при воздействии факторов космического пространства, организация и проведению космических экспериментов. В ней дан анализ параметров линейной механики разрушения, методов оценки трещиностойкости и кинетики докритического роста дефектов в псевдохрупких полимерных материалах и клеевых соединениях, приведены результаты исследований влияния ФКП на структуру и трещиностойкость полимерных клеевых соединений в пассивных экспериментах, описаны результаты разработки и опробования методик расчета кинетики докритического роста дефектов (построения G - V диаграмм) в полимерных композиционных материалах и клеевых соединениях в условиях активных экспериментов, разработки и опробования методик и аппаратуры «КРТ» для дистанционного контроля за кинетикой докритического роста трещин и построения G -V диаграмм для полимерных клеевых соединений при активных экспериментах в космических условиях.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Козлов, Николай Алексеевич

Основные выводы по работе.

1. Разработана научно обоснованная методология организации и проведения активных космических экспериментов по дистанционному контролю за изменениями структурочувствительных свойств при воздействии факторов космического пространства, базирующаяся на выборе наиболее информативных свойств и их показателей, разработке способов их оценки и проведении систематических исследований по установлению зависимостей показателей этих свойств от химических и физических превращений в материалах и их компонентах при внешних воздействиях и изменении состава.

2. Проведен анализ параметров и методов определения динамических вязко-упругих свойств и возможностей их использования для контроля за структурными и релаксационными превращениями полимерных систем. Разработаны объединенная вакуумная установка для одновременной оценки вязко-упругих свойств ПКМ и сорбции/десорбции ими паров низкомолекулярных веществ, методики и аппаратура для проведения и обработки результатов активных космических и имитирующих их экспериментов по контролю за изменением динамических механических свойств полимерных композиционных материалов («Торсион», «Данко»).

3. Впервые установлена количественная взаимосвязь фазовых и релаксационных переходов в редкосетчатом аморфно-кристаллическом полимере -поливиниловом спирте с изменениями его динамических вязко-упругих свойств, состава и структуры при сорбции и десорбции в вакууме паров воды и ее смесей с малолетучим пластифицирующим компонентом (этиленгликолем) в широком интервале активностей паров воды, концентраций этиленгликоля и температур ниже и выше верхней критической точки. Разработаны принципы и определены условия направленного регулирования и контроля степени насыщения и скорости удаления низкомолекулярных веществ для обеспечения требуемого изменения вязко-упругих свойств редкосетчатого поливинилового спирта и ПКМ на его основе в условиях вакуума при использовании смеси вода - этилен гликоль в различных соотношениях в качестве временного пластификатора.

4. Проведен анализ параметров и методов оценки диэлектрических свойств полимерных композиций и возможностей их использования для контроля за структурными и релаксационными превращениями таких систем и изменениями параметров окружающей среды. Разработана перфорированная ячейка, аппаратура «ЭРЭ» на ее основе и микродиэлектрические датчики для проведения и обработки результатов активных экспериментов при воздействии натурных и имитирующих факторов космического пространства.

5. С помощью аппаратуры «ЭРЭ» определены механизм и кинетика обратимых и необратимых изменений диэлектрических свойств отвержденных эпоксиаминных композиций и ПКМ на их основе (стекло-, угле- и органопластиков) в условиях, имитирующих воздействие отдельных факторов космического пространства (вакуума, ультрафиолетового излучения и потока электронов) вследствие удаления низкомолекулярных компонентов (в первую очередь воды), термохимических и физических превращений (доотверждения, деструкции, релаксационных переходов) и эффектов электризации (накопления и стока зарядов) и установлены синергические эффекты при комплексном воздействии этих факторов. Построены изотермы изменения во времени и зависимости от температуры диэлектрических свойств эпоксиаминных композиций и ПКМ при их экспозиции в течение 10 лет за бортом орбитального комплекса «Мир» и выявлены причины этих изменений.

6. С помощью микродиэлектрических датчиков установлена взаимосвязь кинетики изменения диэлектрических свойств эпоксиаминных композиций при отверждении в широких интервалах температур, времен и степеней отверждения с температурными и изотермическими релаксационными переходами в них и построены обобщенные "кинетические" и "равновесные" хемодиэлектрические диаграммы их состояний и переходов в них при отверждении. Диэлектрическими методами определены кинетика и изотермы сорбции/десорбции паров воды в широком интервале активностей паров для различных типов полимеров и показано, что вклад сорбированной воды в изменение диэлектрической проницаемости полимеров обусловлен не только ее количеством, но и состоянием - связанным, свободным, агрегированным и/или конденсированным.

7. Проведен анализ подходов и методов линейной упругой и квазиупругой механики разрушения применительно к оценке критических параметров трещиностойкости и кинетики докритического роста трещин в клеевых соединениях листовых материалов и прогнозирования их долговечности. Разработана модель, предложены полуэмпирическая расчетная и экспериментальная методики оценки кинетики докритического роста трещины при постоянном ее раскрытии и построения кинетических G-Y диаграмм для стеклообразных псевдохрупких полимерных материалов и клеевых соединений на их основе с использованием подходов линейной квазиупругой механики разрушения (модели развития неупругой зоны вблизи вершины трещины Баренблатга-Дагдейла) и термофлуктуационной теории долговечности полимеров (уравнения Журкова). Разработаны образцы и датчики «КРТ» для проведения

301 активных экспериментов и обработки результатов по оценки кинетики докритического роста трещин в клеевых соединениях в условиях космического пространства.

8. С помощью образцов и датчиков «КРТ» определена кинетика и получены обобщенные кинетические G-V диаграммы докритического роста трещин в используемых в составе орбитальных комплексов полимерных клеевых соединениях на основе эпоксиаминных клеевых композиций и листов слоистого стеклопластика КАСТ-В и алюминиевого сплава АМГ-6 в лабораторных условиях, в условиях, имитирующих воздействие факторов космического пространства и в условиях активного космического эксперимента. Установлено повышение скорости докритического роста трещины в клеевых соединениях листовых материалов при одинаковой нагрузке на трещину на 1 - 3 десятичных порядка при воздействии факторов космического пространства в натурных условиях по сравнению с наземными условиями.

9. Полученные в ходе экспериментов результаты использованы для оценки и прогнозирования работоспособности ПКМ наружных поверхностей орбитальных комплексов (Объединенный документ НАСА/РКА SSP 50094 п.п. 4.3.4.2. Неметаллические материалы, П17375-082 Исходные данные для выбора неметаллических материалов. Ограничитель), при выдаче гарантии о работоспособности и продлении срока службы элементов из ПКМ и полимерных клеевых соединений для орбитальных комплексов «МИР» и Российского сегмента Международной космической станции до 15 лет, а также для выдачи рекомендаций по защите ПКМ и полимерных материалов от воздействия факторов космического пространства при создании Российского сегмента «МКС».

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Козлов, Николай Алексеевич, 2003 год

1. Новые наукоемкие технологии в технике. Энциклопедия под общей ред. К.С. Каеаева. Т. 16, 17 Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. Под ред. Л.С. Новикова, М.И. Панасюка, М.: ЗАО «НИИЭнцитех», 2000.

2. Модель космического пространства (модель космоса -82). Издание 7. под ред. акад. С.Н. Вернова. М.: Изд-во МГУ, 1983.

3. Беляков И.Т., Борисов Ю.Д. Основы космической технологии. М., Машиностроение, 1980, 184 с.

4. Евич А.Ф. Индустрия в космосе. М., Московский рабочий, 1978, 234 с.

5. Грин Б.Д., Каледония Д.Е., Уилкинсон Т.Д. Окружающая среда КЛАМИ «Спейс Шаттл»: газы, микрочастицы и свечение // Аэрокосмическая техника, 1986, №9, с 57.

6. Нусинов М.Д. Воздействие и моделирование космического вакуума. М. Машиностроение, 1982.

7. А.И. Акишин. Разрядные и синергетические явления в облученных диэлектриках могут дестабилизировать космическое и термоядерное оборудование. Препринт НИИЯФ МГУ 97-16/467.М.,1997.

8. Ионосфера Земли. Термины и определения. ГОСТ 25645.113-84.М.:Изд-во стандартов, 1984, 5с.

9. Hedin А.Е. A revised thermospheric model based on massYspectrometr and incoherent scatter data: MSIS-83. J. Geophys.Res., 1983, v. 88, # A10, p. 170188.

10. Hedin A.E. MSIS-86 thermospheric model. J. GeophysicalRes., 1987, v. 92, # A5, p.4649-4662.

11. Hickley M.P. The NASA Marshall engineering hermosphere model. NASA CR-1793 59, July 1988.

12. Barlier F. et al. A thermospheric model based on satellite drag data. Ann. Geophys. 1978, t. 34, fasc. 1, p.9-24.

13. Bilitza D. Development of IRI-90. Advances in Space. Pergamon Press, New York, 1990, v. 10.

14. Старцев О.В., Никишин Е.Ф. Старение полимерных композитных материалов в условиях открытого космоса. Механика композитных материалов, 1993, т.29, №4, с.457-467.

15. Leger L.J. AIAA 21 st. Aerospace Science Meeting, Reno, AIAA 83-0073, January 10, 1983.

16. Милинчук B.K., Клиншпонт Э.Р., Тупиков В.И. Основы радиационной стойкости органических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1994, 256 с.

17. Arnold G.S., Peplinski D.R. Reaction of Atomic Oxygen with Polyimide Films. AIAA Journal, 1985, v.23, №10, p.1621-1626.

18. Stevens N.J. J. Spacecraft 1990.№10, p.l621-1625.

19. Arnold G.S., Peplinsky D.R., Cascarano F.M. Transational Energy Dependence of the Reaction of Atomic Oxygen with Polyimide Films. J. Spacecraft & Rockets,1987, v.24, №5, p.454-458.

20. Golub M.A., Wydeven Т., Cormia R.D. (Ames Research Center, NASA, CA 94035, USA) ESCA study of Kapton exposed to atomic oxygen in low Earth orbit or downstream from a radio-frequency oxygen plasma. Polymer Communication,1988. V.29, p. 285-288.

21. Golub M.A., Wedeven T. Reactoins of Atomic Oxygen (0(3P) with Various Polymer Films. Polymer Degradation and Stability, 1988, v. 22, p. 325-338.

22. J.I. Vette, The AE-8 Trapped Electron Environment, NSSDCVWDC-A-R&S 1-24 (1991).

23. D.M. Sawyer, J.I. Vette, AP-8 Trapped Proton Environment for Solar Maximum and Solar Minimum, NSSDC\WDC-A-R&S 76-06 (1979).

24. Пояса Земли радиационные естественные. Пространственно-энергетические характеристики плотности потоков электронов. ГОСТ 25645.138., ГОСТ 25645, М.: Издательство стандартов, 139 с.

25. Солнечные космические лучи. Модель потоков частиц. ГОСТ 25645.134, , М.: Издательство стандартов, 78с.

26. Feynman J., Spritele G., Wang J. and Gabriel, S/.:1993, Interplanetary Proton Fluence Model; JPL 1991, Journal of Geophysical Research 98, A8, 1328.

27. Nymmik, R.A. 1994a, Energy Spectra of Proton Fluences in Solar Cosmic Rays, Part 1: Spectra in average and its fluctuations, Preprint INP MSU № 94-14\336.

28. Nymmik, R.A. 1994b, Energy Spectra of Proton Fluences in Solar Cosmic Rays, Part 11 :Probabilistic model, Preprint INP MSU № 94-154337.

29. Avakyan S.V., Voronin N.A., Serova A.E. New possible mechanism of formation of stimulated radiation defects. Seventh International Symposium on Materials in a Space Environment, Onera, Toulouse, France, 1997, p 87-88.

30. Милинчук B.K., Тупиков В.И., Брискман Б.А. и др. Радиационная стойкость органических материалов. Справочник М.: Энергоатомиздат, 1986. с.272.

31. Dever J.A., Bruckner E.J., Rodriguez Е. Synergistic effects of ultraviolet radiation, thermal cycling and atomic oxygen on altered and coated Kapton surfaces. AIAA 92-0794.

32. Rose M.F. Electrical insulation and dielectrics in the space environment. Electrical insulation, 1987, v.El-22, N5, p.555-571.

33. Бурдаков В.П., Зигель Ф.Ю. Физические основы космонавтики. М., Атомиздат, 1975. 232 с.

34. Махлис Ф.А. Радиационная физика и химия полимеров. М., Атомиздат, 1972. 326 с.

35. Dever J.A., Bruckner E.J., Rodriguez E. Synergistic effects of ultraviolet radiation, thermal cycling and atomic oxygen on altered and coated Kapton surfaces. AIAA 92-0794.

36. Tenney D.R., Sykes G.F., Bowles D.E. Composite materials for space structures. In: " Proc. Third Int. Symp. on Materials in a Space Environment, 1-4 Oct. 1985, ESTEC, Nordwijk, The Netherlands". ESA, SP-232,Nov. 1985 p.9-21.

37. Funk J.G.,Sykes G.F. Space radiation effects on polyaryl-ether-ketone. thin films and composites. SAMPE Quarterly, 1988. v.19, N 3, p.19-26.

38. Rose M.F. Electrical insulation and dielectrics in the space environment. Electrical insulation, 1987, v.El-22, N5, p.555-571.

39. Бокшицкий M.H. Длительная прочность полимеров. M.: Химия, 1978, с. 243.

40. Вещество метеоритное. Термины, определения и условные обозначения. ГОСТ 25645.112. м.: Издательство стандартов, 1983, 6с.

41. C.R. Maag, S.P. Deshpander, T.J. Stevenson, В. Svechkin. The Orbital DebrisiL

42. Environment as Measurement at the Mir Space Station. 47 International Astronautical Congress, October 7-11,1996, Beijing, China.

43. Ведомость применения неметаллических материалов на внешней поверхности комплекса 27-КС. ОНТИ РКК «Энергия».

44. Woodcock G. Solar satellites. Space key to our power future. Astronautics and aeronautics, 1977, №7, p. 30.

45. Covault G. Langley to press structures technology. Aviation week and space technology, 1978, v. 109, №10, p. 97.

46. Лукьянов A.B. Пленочные отражатели в космосе. М., Изд-во Московского университета, 1977, 69 с.

47. Dexler К.Е. High performance solar sails and related reflecting devices/ AIAA paper, 1979, №1418, p. 538.53. «Известия»№129 (25967), 20.07.2001 г.

48. Ермолов B.B., Бэрд У.У., Бубнер Э. Пневматические строительные конструкции. Под ред. Ермолова В.В. М., Стройиздат, 1983, 437 с.

49. Blasi Е.А. Antennas for space applications. In.: Radio antennas for aircraft and aerospace vehicles. Maidenhead, England, 1967, p. 301.

50. US Patent N«3165751, 1965.

51. Шварц С. В кн.: Композиционные материалы в конструкции летательных аппаратов. Под ред. A.JI. Абибова, пер. с англ. Г.А. Молодцова.- М., Машиностроение, 1975, 178 с.

52. Yarymovich M.I., Forbers F.W. Expendable structures on space applications. Proc. 8-th Int. Symp. on space technol. and Sci. Tokyo, 1969, p. 309.

53. Пат. Англии №2113140, 1983.

54. Schwarts S. Space rigidization techniques for expandable structures. In.: Materials and process 70-s. 15-th SAMPE Symp. and Exhib., Los Angeles, Calif., 1969, p. 1073.

55. R. Khassanchine, A. Grigorievskiy, J. Gordeev. Some Aspects of Outgassing

56. Process Simulation for Coatings Applied on Space Vehicles. ICPMSE-6th

57. A. Snyder, B. A. Banks. Fast Three-Demensional Method of Modeling Atomic

58. Oxygen Undercutting of Protected Polymers. ICPMSE-6 Protection of Materialsfhand Structures from Space Environment, 6 International Conference, May 1-3, 2002, Toronto, Canada, p. 96.

59. J.I. Kleiman, Z. Iskanderova, D. Talas, M. van Eesbeek, R.C. Tennyson, B. Banks. Development and Verification of a Predictive Model and Engineering Software Guide for Durability Evolution of Polymer-based Materials in LEO. ICPMSE-6iL

60. Protection of Materials and Structures from Space Environment, 6 International Conference, May 1-3, 2002, Toronto, Canada, p. 99.

61. V. Vasiliev. A. Grigorievskiy, J. Gordeev. Mathematical Simulation Methods in Forecasting the Change of Integral and Spectral Optical Characteristics of Spacecraft External Surface Materials and Coatings. ICPMSE-6 Protection of

62. Materials and Structures from Space Environment, 6th International Conference, May 1-3, 2002, Toronto, Canada, p. 104.

63. Комплексная программа №П13369-073, PKK «Энергия».

64. Барбашов Е.А. и др. Некоторые результаты испытаний полимерных материалов после экспонирования в условиях открытого космоса. В кн. Космическая технология и материаловедение. М.: Наука, 1982, с. 78-84.

65. Гуняев Г. М. и др. Влияние натурной экспозиции в космосе на физико-механические свойства углепластика. Механика композитных материалов. 1983, №2, с. 211.

66. Жигун И. Г. и др. Влияние длительного воздействия экстремальных условий на свойства предварительно нагруженных композитов при растяжении, сжатии и сдвиге. Механика композитных материалов. 1987, № 5, с. 813.

67. Startsev О. V., Issupov V. V., Nikishin E. F. The Gradient of Mechanical Characteristics Across the Thickness of Composite Laminates after Exposure in LEO Environment. Polymer Composites, Feb. 1998, V. 19, № 1, p. 435.

68. S. Deev, E.F. Nikishin. Effect of Outer Space Factors on the Polymer Composite Structure Under Long-Term Staying Conditions in the Near-Earth Orbit, Space Forum, Vol. 1, pp. 297-302, October 1995.

69. V. Startsev, E.F. Nikishin. Structure and Properties of Polymeric Composite Materials during 1501 Days Outer Space Exposure at "Salute-7" Orbital Station. Proc. of the Third LDEF Symposium, Williamsburg, Wirginia, November 8-12, 1993.

70. D. Falguere, S. Duzellier, R. Ecoffet, I. Tchourilo. EXEQ 1-1V : SEE In-Flight Measurement on the MIR Orbital StationW Proc. Symposium International Scientific Cooperation onboard MIR,Lyon, France,2001, p.449.

71. Г.М. Гуняев, М.И. Душин, Ю.Н. Ивонин, JI.A. Квачева, В.В. Михайлов, Е.Ф. Никишин, О.В. Старцев. Влияние натурной экспозиции в космосе на физикомеханические свойства углепластика. Механика композит, материалов., 1983, №2, с. 211.

72. Н.И. Гадалин, Р.Х. Гафаров. Исследование влияния вакуума и температуры на свойства углепластика, Тез. докл. 2-ой Всесоюз. конф.: Современные проблемы строительной механики и прочности л.а., Куйбышев, Куйбыш. авиац. ин-т., 1986, с. 90.

73. Отчет по научно-исследовательской работе «Материал» «Разработка методики и аппаратуры неразрушающей электротопографической дефектоскопии слое материалов и покрытий», Киев. СКТБ ФП с ОПД987.

74. Григорян О. Г. и др. «Прибор для экологического мониторинга на ОК «МИР». Инженерная экология, N 2, 1997, с. 44-50.

75. Шаварин Ю. Я. И др. В сб.: Радиационная стойкость полимерных и полимерсодержащих материалов в условиях космоса. М.: НИИТЭХИМ, 1988, вып. 9, с. 91-109.

76. A. S. Levine (Ed.) 1991-1995: LDEF 69 Months In Space, 1st - 3rd Post Retrieval Symposia, NASA CP-3134, 3194, 3275, Part 1 (1991), Part 2 (1993), Part 3 (1995).

77. Elrod, P. D., Jones, A. C. Test and Evaluation Capability for Space-based Systems Developed at Arnold Engineering Development Center, ITEA Journal, 1993.

78. Tagaka, M. e. a. Recent Development of the Laser Induced Breakdown Type AO Source at Osaka University. Proceedings of the 20th International Symposium on Space Technology and Science, Gifu, Japan, May 19-25, 1996, 96-6-41, pp. 1-5.

79. Tennison R. C. e. a. Space Environment Effects on Polymer Matrix Composites.tVithe UTIAS / LDEF experiments. In: 5 International Symposium on Materials in a Space Environment, France, Toulouse, CNES, 1992, pp. 93-110.

80. Proceedings of the 1st 8th International Symposia on "Material in Space Environment", Nordwijk, the Netherlands - Toulouse, Arcachon France, ESA-CNES, ONERA, 1980-2000.

81. Proceedings of the 1st 5th International Conference on "Protection of Materials and Structures from the LEO Space Environments", Toronto - Canada, 19922000.

82. Proceedings of the EOIM 3BMDO Experiment Workshop, June 22-23, 1993, Arcadia, California, USA.

83. Pailow A., Pailler C. Behavior of Carbon/epoxy Composites in simulated LEOiLand GEO environments. In: Proceedings of the 6 International Symposium on Materials in a Space Environment, ESTEC, Nordwijk, the Netherlands, ESA Publ., 1994, pp. 95-102.

84. Reddy M. R. Review: Effect of LEO Atomic Oxygen on Spacecraft Materials, J. Mater. Sci. V. 30, 1995, pp. 281-301.

85. Pakirisami S. e. a. Review: AO Resistant Coatings for LEO Space Structures, J. Mater. Sci. V. 30, 1995, pp. 308-320.

86. Visentine e. a. MIR Solar Array Returned Experiment. AIAA 99-0100, 37th AIAA Aerospace Sciences, 1999, Keno, NV, USA.

87. Letin Y. A., Babayevsky P. G. Comparative Analysis of Solar Array Fragments Degradation at Different Structures Scale during and after Long-Term Exposure Overboard the "Mir" Space Station, High Performance Polymers, Y. 13, 2001, pp. S453-S460.

88. Bogus K. Solar Array Environmental Interaction. In: Space Environment Prevention of Risks Related to Spacecraft Charging. Toulouse, France, CNES, 1996, pp. 353-365.

89. Tutrin Ju. Book of Abstracts 8th ISMSE - 5th - ICPMSE, Arcachon, France, 5-9 June, 2000, Mat-51.

90. Babel H. K., Jones C. Materials and Process Technology Developed for theth1.ternational Space Station. In: Proceedings of the 7 International Symposium on "Materials in Space Environment", Toulouse, France, 16-20 June, 1997, pp.3147.

91. И.И. Перепечко. Введение в физику полимеров. М.: Химия, 1978.

92. А .Я. Малкин и др. Методы измерения механических свойств полимеров. М., Химия, 1978.

93. И.И. Перепечко. Акустические методы исследования полимеров. М.: Химия, 1973.

94. Л. Нильсен. Механические свойства полимеров и полимерных композиций. Пер. с англ. Бабаевского П.Г. М.:Химия, 1978.

95. И. У орд. Механические свойства твердых полимеров. Пер. с англ. В.И. Кулезнева, Б.И. Анфимова, под ред. А.Я. Малкина. М.: Химия, 1975, 350с.

96. М.В. Roller. Dynamic mechanical testing of coatings via Torsional Braid Analysis. Metal Finishing, Vol. 78 № 3, 1980, p. 53-57.

97. A. Hiltner, E. Baer. Mechanical properties of polymers at cryogenic temperatures: relationships between relaxation, yield and fracture processes. Polymer, Vol. 15, p. 805-813.

98. John B. Enns, John K. Gillham. Time Temperature - Transformation (TTT) Cure Diagram: Modeling the Cure Behavior of Thermosets, Journal of Applied Polymer Science, Vol. 28, 1983, p. 2567-2591.

99. X. Wang, J. Gillham. Tg Temperature property diagram for thermosetting systems: anomalous behavior of physical properties vs. extent of cure. J. of Applied Polymer Sci., v. 47, 1993, p. 425-446.

100. А.Я. Малкин, А. А. Аскадский. Устройство для определения вязкоупругих характеристик материалов при крутильных и изгибных колебаниях. А.с. СССР №1089479, опубл. 30.04.1984.

101. В.Г. Погорелов и др. Устройство для определения внутреннего трения материалов в процессе одноосного растяжения. А.с. СССР №1067405, опубл. 15.01.1984.

102. В.А. Гречишкин, В.Г. Шаталов. Крутильный маятник. А.с. СССР №851192, опубл. 30.07.1981.

103. К. Moser, В. Hochli. Device for Torsional oscillation testing. US Patent №3955409, 19.12.1974.

104. S. Yano, H. Hatakeyama. Dynamic viscoelasticity and structural changes regenerated cellulose during water sorption. Polymer, Vol. 29, 1988, p. 566-570.

105. И.И. Перепечко, Л.Т. Старцева. Вязкоупругое поведение и релаксационные процессы в системе полимерный композит вода. ВМС, сер. А, т. XXIV, №12, 1982, с. 2616-2620.

106. Л.Т. Старцева, И.И. Перепечко и др. Мультиплетные пики механических потерь в главной релаксационной области органопластика, пластифицированного влагой. Механика КМ, №6, 1981, с. 1117-1120.

107. Л.Т. Старцева, И.И. Перепечко. Вязкоупругие свойства и структура системы полимерный композит вода. Механика КМ, № 1, 1984, с. 145- 148.

108. А.С. СССР №1060623 Заяв. 02.04.82. Опубл. БИ №46 от 15.12.83. Способ получения модифицированного ПВС. Тростянская Е.Б. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А.

109. Тростянская Е.Б. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А. Методика исследования вязкоупругих свойств ПКМ в процессе сорбции и десорбции НМВ // В сб.: Научные труды Всесоюзного семинара "Методы оценки климатической устойчивости ПМ", Якутск, 1986, с. 104.

110. С.П. Папков. Студнеобразное состояние полимеров. М.: Химия, 1974, с. 175.

111. С.П. Папков. Фазовые и релаксационные переходы при молекулярной пластификации аморфно-кристаллических полимеров. Acta polymerica, 1983, Vol. 34, №8, p. 477.

112. M.A. Мартынов, K.A. Вылегжанина. Рентгенография полимеров. М.: Химия, 1972. 96 с.

113. Л.Л. Разумова, О.В. Шаталова, Д.И. Шашкин и др. О структурных превращениях в поливиниловом спирте при действии воды. ВМС, сер. Б, т. 24, № ю, 1982, с. 767.

114. Н. Fujii. The effects of partial acetylation and moisture regain on the mechanical properties of poly(vinyl alcohol) crystal lamellae. J. of polymer sci., A 1, 1966, Vol. 4, op.699.

115. Тростянская Е.Б. Бабаевский П.Г., Козлов H.A. Взаимосвязь фазовых и релаксационных превращений в редкосетчатом ПВС в процессе сорбции и десорбции влаги // В сб. III Всесоюзная конференция по растворам ВМС. Свердловск, 1982, с.59.

116. В.А. Рабинович, 3.JI. Хавин. Краткий химический справочник. JL: Химия, 1978, 285 с.

117. Тростянская Е.Б. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А. Влияние воды на физические превращения и вязко-упругие свойства редкосетчатого ПВС// Высокомолек. соед. С, сер. А, т. XXYIII, №2, 1986, с.426.

118. Тростянская Е.Б. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А. Влияние сорбции и десорбции влаги на вязко-упругие свойства ПКМ на основе ПВС // В сб.: Труды Y НТК молодых учен, и спец. Депонир. В ВИМИ МРС "ТТЭ", серия "Т", вып. 13, 1984, №Д006039.

119. С.П. Папков. Равновесие фаз в системе полимер растворитель. М.: Химия, 1981, 272 с.

120. А. Вайсберг. Органические растворители. Физические свойства и методы очистки. /Пер. с англ. под ред. Н.М. Тихомирова, М.: Изд-во ин. лит., 1958, 519 с.

121. Тростянская Е.Б. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А. Вязко-упругие свойства системы ПВС вода - пластификатор // В сб.: Вторая НТК по пластификации полимеров. Казань, 1984,с. 38.

122. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А., Павленко А.А. Чурило И.В. "Торсион" Информационный листок Всероссийской выставки "Машиностроительные технологии 87", Уфа, 1987, 76.

123. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А., Скобелев А.Ю. Смирнов М.Ю. Малогабаритный прямой крутильный маятник для оценки технологических свойств связующих И Информационный листок Всероссийской выставки "Машиностроительные технологии 87", Уфа, 1987, 130.

124. А.С. СССР №1633337 от 08.11.90. Крутильный маятник для определения вязкоупругих свойств материалов. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А., Бержатый В.И. Чурило И.В. Смирнов М.Ю. Коротин В.А.

125. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А. Ужесточаемый полимерный КМ для тонкостенных разворачиваемых конструкций // Информационный листок Всероссийской выставки "Машиностроительные технологии 87", Уфа, 1987, 175.

126. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А. Ужесточаемый полимерный КМ для тонкостенных разворачиваемых конструкций // Информационный листок Всероссийской выставки "Машиностроительные технологии 87", Уфа, 1987, 175.

127. Ф. Эмэ. Диэлектрические измерения для количественного анализа и определения химической структуры. Пер. с нем. Б.И. Штиллера под ред. И.И. Заславского. М.: Химия, 1967,229 с.

128. Б.И. Сажин. Электрические свойства полимеров. M-JI.: 1970.

129. С.А. Рейтлингер. Проницаемость полимерных материалов. М.: Химия, 1974.

130. Б.И. Сажин. Электрические свойства полимеров. Л.: Химия, 1986, 224 с.

131. Л. Ван Флек. Теоретическое и прикладное материаловедение. Пер с англ., М.: Атомиздат, 1976, 472 с.

132. Г.А. Лущейкин. Методы исследования электрических свойств полимеров. М.: Химия, 1988, с. 158.

133. V. Adamec. Electrical properties an epoxy resin during and after curing. J. of polymer sci., part A-l, Vol. 10, p. 1277-1295.

134. N.E. Lindsay. Polymer cure determination method. US Patent №3791792, 12.02.1974.

135. A. Zsolnay, K.M. Pekins, L.H. Bland. Automatic process control system for curing polymeric material. US Patent №4496697, 29.01.1985.

136. H.A. Cox. Capacitive sensor. US Patent №4766368, 23.08.1988.

137. H.R. Ingle. Dielectric monitored composite assembly. US Patent №4236109, 25.11.1980.

138. S.D. Senturia, S.L. Garverick. Methods and apparatus for microdielectrometry. US Patent №4423371, 27.12.1983.

139. D.E. Kranbuehl. Method of using a dielectric probe to monitor the characteristics of a medium. US Patent №4710550, 01.12.1987.

140. Богданов Ю.С., Лущейкин Г.А. Диэлектрический контроль отверждения термореакгивных связующих. Измерительная техника. № 12, 1991 г.

141. Ю.П. Ермолаев, М.Ф. Пономарев, Ю.Г. Крюков Конструкции и технологии микросхем. М.: Советское радио, 1980 г.

142. С.А. Крутоверцев, А.Е. Тарасова, С.И. Сорокин, А.В. Зорин. Микроэлектронные датчики для контроля влажности. Электронная промышленность, №5, 1991, с. 31-32.

143. P.J. Schubert, J. Н. Nevin. A polyimide-based capacitive humidity sensor. IEEE Transactions on electron devices, Nfi 7, 1985, pl220-1223.

144. А.А. Казарян, П.В. Миодушевский. Датчик давления и температуры. Патент РФ №2110778, 10.05.1998.

145. W.D. Stanbro, A.L. Newman. Capacitive chemical sensor for detecting certain analytes, including hydrocarbons in a liquid medium. US Patent №4728882,01.03.1988.

146. W.J. Horwarth, L. Jarvis. Method and apparatus for measuring the moisture content of a substance. US Patent №4845421, 04.07.1989.

147. И.И. Перепечко. Акустические методы исследования полимеров. М.: Химия, 1973, с. 129.

148. D.K. Hale. The physical properties of composite materials. Review. J. of materials Sci., №11, 1976, 2105-2141.

149. S.D. Senturia, N.F. Sheppard. Dielectric analysis of thermoset cure, MIT, Cambridge MA 02139, USA, 1987.p. 70.

150. P.R. Ciriscioli, G.S. Springer. Dielectric cure monitoring a critical review. SAMPE J., vol. 25, №3, 1989, p.35-42.

151. A. Maffezzoli, A. Trivisano, M. Opalicki. Correlation between dielectric and chemorheological properties during cure of epoxy-based composites. J. of Materials Sci., №29, 1994, p.800-808.

152. N.F. Sheppard, S.L. Garverick, D.R. Day, S.D. Senturia. Microdielectrometry: a new method for in-situ cure monitoring, Proc. 26th SAMPE Symposium, 1981, p.65.

153. S.D. Senturia S.D., N.F. Sheppard, H.L. Lee, S.B. Marshall. Cure monitoring and control with combined dielectric/temperature probes, SAMPE J., 19,22,1983.

154. D. Kranbuehl, S. Delos, M. Hoff, L.Weller. DDR Sensor. Polymer materials science and engineering. 53, 535, 1986.

155. Micromet Instruments, Inc., Cambridge, MA: The Eumetric System 11 Microdielectrometer, Product Bulletin, 1985.

156. L. Mauayad. Monitoring of transformer oil using microdielectric sensors, M.S. Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 1985.

157. P.M. Султанаев, M.B. Усольцев, В.И. Киселев. Об определении кинетических параметров реакции отверждения методом диэлектрической спектроскопии. ВМС сер. А, т. XXXII, №9, 1990, с. 1861-1865.

158. N.F. Sheppard, S.D. Senturia. A dielectric study of the Time-Temperature-Transformation (TTT) diagram of DGBA epoxy resins cured with DDS. 29th National SAMPE Symposium, April 3-5, 1984, p. 1243-1250.

159. D.E. Kranbuehl, S.E. Delos, P.K. Jue, S.A. Williams. Dynamic dielectrictilcharacterization of thermosets and thermoplastics using intrinsic variables. 29 National SAMPE Symposium, April 3-5, 1984, p. 1251-1260.

160. Z.N. Sanjana, R.L. Selby. Monitoring cure of epoxy resins using a microdielectrometer. 29th National SAMPE Symposium, April 3-5, 1984, p. 12331242.

161. D.R. Day, D.D. Shepard. Moisture diffusion monitoring in polymers with microdielectric sensors. 34th International SAMPE Symposium, May 8-11, 1989, p.2411-2419.

162. N. Shimizu, K. Kusaki, K. Horji. J. Appl. Phys., 1977, v. 44, №6, p.1291-2195.

163. B. Vuiller, H. Nolf, Y. Toudic. Ferroelectrics, 1981, v. 32, p. 157.

164. D.E. Kranbuehl, D. Hood, C. Kellam. In situ sensor for monitoring molecular and physical property changes during film formation. ACS Symp. Ser., 648 (Film Formation in Waterborne Coatings), 1996, 95-115.

165. C.G. Andeen, J.J. Fontanella, D.E. Schuele. Solid dielectric capacitance gauge for measuring fluid pressure having temperature compensation and guard electrode. US Patent №3787764, 22.01.1974.

166. А.С. СССР №1618125 от 01.09.1990. Измерительная ячейка для контроля диэлектрических свойств полимерных связующих. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А., Бержатый В.И. Чурило И.В. Большаков В.В. Сидоров И.И. Джамалова И.В.

167. P.G. Babayevsky, N.A. Kozlov , W. Slagoda , I.V. Tchurilo. Ageing monitoring of polymeric materials in space environment with dielectric technique // 2nd International Aerospace Congress. Abstracts, Moscow, Russia, 1997, p. 224.

168. А. Адамсон. Физическая химия поверхностей. Пер. с англ. Г. Абидора под ред. З.М. Зорина, В.М. Муллера. М.: Мир, 1979, с. 553.

169. П.Г. Бабаевский, С.В. Бухаров. Формирование структуры отверждающихся композиций. Учебное пособие. М. 1993.

170. Бабаевский П.Г., Козлов Н.А., Морозов A.M. Хемореологические диаграммы эпоксиаминных композиций, получаемые с использованием микродиэлектрометрии // Конструкции из композиционных материалов №1, 2000, с. 36-42.

171. Тростянская Е.Б., Бабаевский П.Г., Бельник А.Р., Пойманов A.M. Процессы сорбции и диффузии паров воды в полиметиленфенолах сетчатого строения. ВМС, сер. А, т.ХИ, №8, 1970, с. 1778-1786.

172. Черникова О.Д. Исследование диэлектрических свойств фено и эпоксипластов. Диссертация канд. тех. наук М.:МАТИ им. Циолковского, 1981,302с.

173. Zimm В.Н., Lundberg J.L. J. Phys. Chem., №60, 1956, p. 425.

174. Малкин А.Я., Чалых A.E. Диффузия и вязкость полимеров. М.: Химия, 1979, с.195.

175. К. Okamoto. Sorption and diffusion of water vapor in polyimide films. In: Fundamentals and applications. Ed. By Malag K. Ghosh, K.L. Mittal, Marcel Dekker, Inc. N-Y, Basel, Hong-Kong, 1991, p.265.

176. Бляхман E.M. Эпоксидные смолы. Энциклопедия полимеров, т.З, 1977, с. 999.

177. Николаев А.Ф., Охрименко Г.И. Водорастворимые полимеры. Л.: Химия, 1979, 144 с.

178. Бокшицкий М. Н. Длительная прочность полимеров. М.: Химия, 1978, с.

179. Нарисава И. Прочность полимерных материалов. Пер с яп. -М.: Химия, 1987. 398 с.

180. Кинлок Э. Адгезия и адгезивы: Наука и технология. Пер. с анг. М.: Мир, 1991,484 с.

181. Тамуж В.П., Куксенко B.C. Микромеханика разрушения полимерных материалов. Рига: «Зинанте», 1978, 294 с.

182. Curtin, К. A., Scher, Н. Time-dependent damage evolution and failure in materials. Physical Rev. B, v. 55, N 18, 1997, pp. 12038-12050.

183. Williams, J. G. Application of Linear Fracture Mechanics. In: Advances in Polymer Sci. Failure in Polymers. Springer, Berlin-Heidelberg-N 4, 1978, pp. 67120.

184. Бабаевский П. Г., Кулик С. Г. Трещиностойкость отвержденных полимерных композиций. -М.: Химия, 1991, с. 334.

185. Миллер К. Ползучесть и разрушение. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1986, с.119.

186. Reifsnider, К. L. Life Prediction Analysis: Directions and Divagations. Proceedings of 6th ICCM 2nd ECCM. Ed. F. L. Mathews e. a. Elsevier Appl. Sci., L-N-4, v. 4, p. 4.1-4.31, 1987.

187. Нешпор Г. С., Кудрявцева Г. Д., Армягов А. А. Методы получения R-кривых и их применение для оценки материалов (обзор) зав. лаборатор., т. 51, №1, 1985, с. 64-73.

188. Evans A. G. J. Mat. Sci. 7, 1972, p. 1137.

189. Beer H. R. e. a. Static Fatigue and time failure predictions of particular filled epoxide resin composite. J. Mat. Sci. 21, 1986, pp. 3661-3667.

190. A.G. Evans, H. Johnson. The fracture stress and its dependens on slow crack growth. J. Mat. Sci. 21, 1975, 241.

191. D.C. Phillips, J.M. Scott. Determination of the К, V diagram of epoxide resins. J. Mat. Sci. 9, 1974 Letters, p. 1205.

192. Williams D.P., Evans A.G., A Simple Method for Studying Slow Crack Growth, J. Testing and Evaluation, 1, N 4, 1973, pp.

193. Athkins, A.G, Mai, Y. W. Elastic and plastic fracture: metals, polymers, ceramics, composites. Chichester: Ellis Horwood Publ. 1985, pp.

194. Kausch, H. H. Polymer Fracture. 2nd ed. 1987.

195. Beaumont P.W.R., Young R. J,. Failure of brittle polymers by slow crack growth. Part 1: crack propagation in polymethylmethacrylate and time-to-failurepredictions. J. Mater. Sci., Vol.10, 1973, pp.1334 1342; Polymer, v. 17, 1976, pp. 717-722.

196. Marshall, G. P. e. a. J. Mat. Sci., 1974, Vol. 9, pp.1409- 1419.

197. Mai Y.W. J. Mat. Sci., 1975, v.10, pp.1883 1888.

198. Kramer E. J. London: Appl. Sci. Publ., 1979, v.l. pp.55-120.

199. Gledhill, R.A., Kinloch, A. J. Failure criterion for the fracture of structural adhesive joints. Polymer, v. 17, 1976, pp.727 731; v. 19, 1978, pp. 574-582.

200. Philips, D.C. e. a. J. Mat. Sci, 1979, v. 13, pp. 1609-1618.

201. Gledhill, R.A. e. a. J. Mat. Sci, 1979, v. 14, pp.1769-1777.

202. Грабильников А. С, Ларина H. Д. Методы определения трещиностойкости клеевых соединений. В сб.: Нестандартные методы исследования структуры и свойств полимерных материалов. М.: МАТИ, 1990, вып. 6.

203. ASTM D 3433 (1985) Standard Practice for Fracture Strength in Cleavage of Adhesives in Bonded Joints. Annual Book of ASTM Standards, v. 15.06.

204. ASTM D 3762 (1988). Standard Test Method for Adhesive-Bonded Surface Durability of Aluminium (Wedge Test). Annual Book of ASTM Standards, v. 15.06.

205. Mostovoy, S, Ripling, E. J. In: Adhesion Sci. And Technol. 9B, ed. L. H. Lee. N-Y: Plenum Press, 1975, p. 513.

206. Д.В. Ван-Кревелен. Свойства и химическое строение полимеров. Пер. с англ. Под ред. АЛ. Малкина, М.: Химия, 1976, 416 с.

207. JI.C. Новиков, В.Н. Черник, П.Г. Бабаевский, Н.А. Козлов, Е.В. Балашова, Т.Н. Смирнова. Исследование углепластика КМУ-4Л с покрытием ЭКОМ-1 при лабораторной имитации длительного полета в ионосфере // Перспективные материалы, №5,2001, с.20-26.

208. Проректор по научной работе // ->•"гокрвад и^ль1. Л.Бибиков /1$• •r'.фЩ^ ACT ЙНВДРМК^^результатов научно-исследовательской работынаименование

209. Вид вьэдренных результатов эксплуатация диэлектрических ячеек

210. Методика (метод) методика исследований диэлектрическихсвойств в натурных условиях

211. Новизна результатов научно-исследовательских раоот качественно новое Hp 4669229/25 от 26п12.89т»(пионерские, принципиально новые, кячественнвенсвые, модификаци и,модернизаций старых разработок; ' г" . ~

212. Годовой экономический эффект ' : ~ожидаемый расчет эк. згУ-0 договором не предусматривается- тыс.руб, Чот внедрения в проект; 'фактический -— . тыс.рубв том числе долевое участие йацд им. ii.d.Циолковского '

213. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АКТ ВНЕДРЕНИЯ1. Москва19 г. гор.

214. Наименование мероприятий (при на.'ншш изобретения указывается № авторского свидетельства)

215. Сумма затрат на НИР (тыс. руб.1. Достигнутая эффективностьтехническая Годовой экономическийсм. примеч.) эффект (т. р.)

216. Комплекс методов оценки техно- 62,695 Прогнозирова- 200,076 * логических и эксплуатационных ние ресурсасвойств IM (прямой крутильныймаятник, метод опенки долговечности).работы НМ в натурных условиях ; новый метод

217. Метод создания формоустойчивых тонкостенных конструкций из КМ.форкообразо ванияужесточающихся в натурных условиях.

218. Конструкции замковых соединений и технология сборки длинномерно вые замковыесоединенияньгх стержней.1. А.с. u-Cr -ISfc^iv,гюдожлт.реш. от C3.C4.L4r.ga заявке i?'L7II9CEt1. М т ого.200,076

219. Расчет экономического эффекта выполнен с учетом внедрения только результатов НИР, полученных МАТИ им.К.Э.Циолковского.

220. ТЕХНИХО-ЭКОИОЛ».НЧЕСКЙЯ АКТ ВНЕДРЕНИЯ

221. Наяаеяомняе иероериятий (оря н&лгчкк , кэобретенша указывается ЛЬ авторского свидетельства)

222. Су и ыа мтрат н* НИР (тыс. руб.)1. Достигнутая эффектнакосгъ

223. Головой заоиошичбсхЕб эффект (т. р.)1. . Изготовлен прямой крутильный Повышение точ- -^"ТРБДмаятник для оценки технологи- ности опредеческих свойств полимерных ления свойствсвязующих и КМ на их основематериалов

224. Результаты диссертационной работы Козлова Н.А. внедрены на РКК «Энергия» в следующем виде:

225. Аппаратура «Торсион», «Данко» и «ЭРЭ» прошла полный цикл наземной отработки и летные испытания в составе ОС «Салют-7» и ОК «Мир», при этом аппаратура «ЭРЭ» отработала без замечаний в условиях открытого космоса более 10 лет.

226. Результаты диссертационной работы Козлова Н.А. внедрены на нашем предприятии в следующем виде:

227. Зам. Ген.конструктора^^ КБ «Салют» ГКНПЦ им В.М.Хруничева1. Бахвалов1. Начальник отдела

228. Секретарь НТС КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева1. Н.Г. Александров8,011. В.Ф.Нагавкин

229. В результате выполнения диссертационной работы Козлова Н.А. разработан состав материала, ужесточающегося под действием факторов космического пространства.

230. Предложенный материал рассматривается как альтернатива надувному пленочному каркасу при проектировании транспортной системы «Солнечный парус».

231. Начальник отдела материаловедения J.//1- ;:/ В.М.Цвелёв

232. УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор

233. В результате выполнения диссертационной работы Козлова Н.А. разработан состав материала, ужесточающегося под действием вакуума в условиях космического пространства.

234. Начальник отдела системно-проектного анализа1. А.В. Лукьянчиков

235. В ОАО "ЦНИИ"ЦИКЛОН" использованы следующие результаты диссертационной работы Козлова Н.А. :

236. Разработанные и изготовленные автором микродиэлектрические датчики для контроля кинетики сорбции низкомолекулярных веществ и расчета коэффициентов диффузии в тонких полимерных пленках и покрытиях.

237. Разработанная методика определения коэффициентов диффузии низкомолекулярных веществ, основанная на применении микродиэлектрических датчиков.

238. Установленная зависимость коэффициентов диффузии влаги, рассчитанных по данным, полученным как диэлектрическим, так и весовым методами, от условий получения.

239. Полученные данные позволили оптимизировать технологические режимы термоимидизации полиимидных покрытий, используемых при изготолвении элементов микроболометров для лий новой техники.1. Начальник отдела к.т.н.1. Четверов Ю.С.

240. Начальник лаборатории к.т.н.