Упрочнение алюминия и полимерных материалов углеродными нанотрубками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.09, кандидат технических наук Огнев, Александр Юрьевич

• Огнев, Александр Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Огнев, Александр Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. УПРОЧНЕНИЕ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НАНОДИСПЕРСНЫМИ ЧАСТИЦАМИ (литературный обзор).

1.1. Углеродные нанотрубки как перспективный материал для создания композитов конструкционного назначения.

1.1.1. Строение и свойства углеродных нанотрубок.

1.1.2. Способы синтеза углеродных нанотрубок.

1.2. Композиционные материалы конструкционного назначения с применением углеродных нанотрубок.

1.2.1. Технология, структура и свойства нанокомпозиционных материалов на основе металлических матриц с добавками углеродных нанотрубок.

1.2.2. Технология, структура и свойства нанокомпозиционных материалов на основе полимерных матриц с добавками углеродных нанотрубок.

1.3. Выводы.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Материалы исследования.

2.2. Методы оценки механических и триботехнических свойств материалов.

2.2.1. Прочностные испытания на статическое растяжение.

2.2.2. Прочностные испытания на статическое сжатие.

2.2.3. Испытания на ударный изгиб.

2.2.4. Измерение микротвердости материалов.

2.2.5. Измерение твердости полимерных материалов по Шору.

2.2.6. Определение коэффициента трения по схеме диск-колодка.

2.2.7. Определение износостойкости материалов методом врезающегося индентора.

2.3. Методы исследования структуры материалов.

2.3.1. Оптическая металлография.

2.3.2. Растровая электронная микроскопия.

2.3.3. Просвечивающая электронная микроскопия.

2.3.4. Рентгеноструктурный анализ.

2.3.5. Химический анализ.

2.3.6. Термогравиметрический анализ и дифференциальная сканирующая калориметрия.

2.3.7. Спектроскопия комбинационного рассеяния света.

ГЛАВА 3. ФУНКЦИОНАЛИЗАЦИЯ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК.

3.1. Химическая и электрохимическая функционализация многослойных углеродных нанотрубок.

3.2. Исследование углеродных нанотрубок методом рамановской спектроскопии.

3.3. Исследования тонкого строения и свойств углеродных нанотрубок.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕХНИЧЕСКИ ЧИСТОГО АЛЮМИНИЯ, МОДИФИЦИРОВАННОГО УГЛЕРОДНЫМИ НАНОТРУБКАМ.

4.1. Введение углеродных нанотрубок в алюминиевую матрицу.

4.2. Прочностные свойства алюминия, модифицированного углеродными нанотрубками.

4.3. Особенности строения компактов с добавками наночастиц.

4.4. Триботехнические свойства алюминия, модифицированного углеродными нанотрубками.

4.5. Выводы.

ГЛАВА 5. СТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С ДОБАВКАМИ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК.

5.1. Исследования материалов на основе эпоксидной смолы, содержащих многослойные углеродные нанотрубки.

5.1.1. Введение углеродных нанотрубок в эпоксидную смолу.

5.1.2. Механические и триботехнические испытания материалов на основе эпоксидной смолы.

5.1.3. Структурные исследования материалов на основе эпоксидной смолы.

5.1.4. Выводы.

5.2. Исследования материалов на основе полистирола, содержащих многослойные углеродные нанотрубки.

5.2.1. Введение углеродных нанотрубок в полистирол.

5.2.2. Механические и триботехнические испытания материалов на основе полистирола.

5.2.3. Структурные исследования материалов на основе полистирола.

5.2.4.Вывод ы.

5.3. Исследования материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, содержащих многослойные углеродные нанотрубки.

5.3.1. Введение углеродных нанотрубок в сверхвысокомолекулярный полиэтилена с использованием методик порошковой металлургии.

5.3.2. Механические и триботехнические испытания материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, полученных с использованием методик порошковой металлургии.

5.3.3. Структурные исследования материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, полученных с использованием методик порошковой металлургии.

5.3.4. Введение углеродных нанотрубок в сверхвысокомолекулярный полиэтилен с использованием технологии его растворения.

5.3.5. Механические испытания материалов на основе сверхвыскомолекулярного полиэтилена, полученных с использованием технологии его растворения.

5.3.6. Структурные исследования материалов на основе сверхвыскомолекулярного полиэтилена, полученных с использованием технологии его растворения.

5.3.7. Исследование материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилана методом термического анализа.

5.3.8. Выводы.

ГЛАВА 6. АПРОБАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

6.1. Обоснование эффективности введения многослойных углеродных нанотрубок в структуру конструкционных материалов.

6.2. Предпосылки использования результатов научно-исследовательской работы в производстве.

6.3. Применение результатов проведенных исследований в учебном процессе.

6.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Упрочнение алюминия и полимерных материалов углеродными нанотрубками»

Развивающиеся технологии современного машиностроения требуют разработки новых конструкционных материалов, которые были бы способны обеспечить достаточный уровень прочности и, одновременно, малый вес изделий. Создание подобных материалов часто происходит на базе полимеров или металлов, обладающих малой плотностью. Повышение комплекса механических свойств таких материалов возможно за счет модифицирования их структуры или введения в них упрочняющих фаз. В связи с этим, использование наноразмерных частиц в качестве упрочняющей или модифицирующей фазы является перспективным с позиции получения материалов, обладающих высокой удельной прочностью.

Одними из наиболее перспективных наноразмерных частиц являются углеродные нанотрубки. Эта форма углерода, представляющая собой свернутый в трубу графеновый лист, обладает рекордными значениями прочности и жесткости. Развитие способов получения этих наноразмерных объектов интенсивно снижает финансовые затраты на их производство. Это дает основания предполагать, что в скором времени вопрос об экономической эффективности их применения перестанет быть актуальным. Длина углеродных на-нотрубок достигает десятков микрометров при максимальном диаметре ~ 150 нм (в случае многослойных нанотрубок). При этом их прочность достигает 7 ГПа. Такие высокие механические свойства обеспечивают целесообразность введения нанотрубок в полимеры или металлы. Ожидается, что распределенная в объеме материала высокопрочная наноразмерная фаза обеспечит высокую прочность композиции. Однако решение этой задачи сопряжено с некоторыми сложностями, обусловленными особенностями наноразмерных частиц.

В настоящее время проблемой получения композиционных материалов, армированных углеродными нанотрубками, занимается большое количество отечественных и зарубежных исследователей. Тем не менее, существует ряд проблем, препятствующих введению углеродных нанотрубок в полимерные и металлические материалы. Среди них следует отметить высокую химическую инертность и низкие показатели смачиваемости углеродных нано-частиц. Поиск эффективных способов решения данной проблемы представляет собой актуальную задачу. В диссертационной работе производились попытки формирования на поверхностях углеродных нанотрубок так называемых функциональных групп, которые представляют собой несбалансированные химические связи, способные к взаимодействию с матричным материалом. Низкая термическая стабильность углеродных нанотрубок не позволяет ожидать положительного эффекта от введения нанотрубок в расплавы металлов. При этом наиболее вероятными являются процессы образования карбидов, появление которых в структуре металлов является отрицательным фактором. Поэтому проведение функционализации с целью повысить совместимость наночастиц с матричным материалом в большей степени целесообразно в случае полимерных материалов, процессы переработки которых реализуются при более низком уровне температур.

Важным этапом выполнения данной работы был выбор материалов, обладающих необходимым потенциалом для упрочнения наноразмерными частицами. Металлические материалы в данной работе представлены технически чистым алюминием, выбранным в связи с его высокой технологичностью и низкой температурой плавления. Среди полимерных материалов, использованных в качестве матрицы для введения наноразмерных углеродных волокон, был взят сверхвысокомолекулярный полиэтилен (СВМПЭ). Отличительной особенностью данного полимера является его высокий комплекс механических свойств. Особый интерес вызывает структура СВМПЭ, способная частично переходить в кристаллическое состояние, которое представляет собой упорядоченное расположение макромолекулярных цепочек.

Еще одним препятствием для достижения высоких свойств материалов при введении углеродных нанотрубок является проблематичность их равномерного распределения в объеме матрицы. В связи с высокой поверхностной энергией наночастицы склонны к слипанию и образованию агломератов. Однако эффективные механизмы передачи нагрузки от матрицы к углеродным нановолокнам реализуются только в случае хорошего поверхностного контакта между каждой нанотрубкой и упрочняемым материалом. Для достижения высокого качества распределения наночастиц при выполнении диссертационной работы были поставлены задачи, связанные с поиском оптимальных технологических схем консолидации матрицы и углеродных на-нотрубок.

Таким образом, при выполнении диссертационной работы был реализован комплексный анализ композиций, содержащих углеродные наночастицы, с использованием модельных и перспективных промышленных материалов. Особенностью данной работы является ее прикладной характер, направленный на получение технологических рекомендаций по введению в материалы наноразмерной упрочняющей фазы и принципиальных зависимостей их свойств от ее количества и качества.

Исследования, представленные в диссертационной работе, выполнены в рамках федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, а так же в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы на 2009-2011 годы».

Цели и задачи исследования

Цель диссертационной работы:

Повышение комплекса механических и триботехнических свойств материалов на металлической и полимерной основах путем модифицирования их углеродными нанотрубками.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Анализ влияния предварительной обработки поверхности углеродных наночастиц на характер взаимодействия с матричными материалами.

2. Разработка схемы формирования композиционных материалов с алюминиевой матрицей, армированной углеродными нанотрубками, с использованием технологии аккумулированной прокатки.

3. Разработка схемы формирования композиционных материалов на базе сверхвысокомолекулярного полиэтилена, армированного углеродными нанотрубками.

4. Оптимизация структуры композиционных материалов (определение оптимального содержания упрочняющей фазы, выбор технологических режимов получения композиционных материалов).

5. Исследование прочностных и триботехнических свойств материалов, упрочненных углеродными нанотрубками. Исследование особенностей разрушения композиций в различных условиях внешнего нагружения.

Научная новизна

1. Установлено, что наибольший эффект от ввода углеродных нанот-рубок в алюминиевую матрицу достигается при реализации технологии аккумулированной прокатки при 400 °С и последующего спекания компакта в вакууме при 550 °С. Механизмы разрушения оксидной пленки, реализуемые в этом случае, обеспечивают внедрение углеродных наночастиц в чистую поверхность алюминия, что способствует росту его прочностных свойств на 60 %.

2. Показано, что концентрация многослойных углеродных нанотрубок в алюминиевой матрице в диапазоне 0,01.0,05 % вес. способствует росту износостойкости композиционного материала в условиях трения скольжения в 3,5 раза по отношению к материалу, не содержащему углеродных наночастиц. С позиции повышения прочностных свойств оптимальное содержание углеродных нанотрубок в алюминиевой матрице составляет 0,1 % вес. Превышение этого количества приводит к формированию крупных агломератов нанотрубок, препятствующих взаимодействию смежных частиц алюминия и формированию прочного монолитного материала.

3. Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, что применение технологии растворения сверхвысокомолекулярного полиэтилена в декагидронафталине в совокупности с дополнительной термической обработкой позволяет добиться эффективного взаимодействия между углеродными нанотрубками и полимером, что выражается в образовании кристаллических построений полиэтилена на поверхностях многослойных углеродных нанотрубок. В затвердевших после растворения заготовках их размер соизмерим с диаметром самих нанотрубок. Перекристаллизация материала способствует увеличению количества и размеров кристаллических построений в СВМПЭ, что благоприятно отражается на комплексе механических свойств композита.

4. Установлено, что максимальный эффект влияния углеродных нанотрубок на прочностные свойства сверхвысокомолекулярного полиэтилена достигается при содержании наночастиц в количестве 0,1 % вес. Поведение композиции "СВМПЭ - углеродные нанотрубки", полученной с использованием технологии растворения полимера, в условиях одноосного растяжения свидетельствует о целесообразности его предварительного деформационного упрочнения, способствующего значительному росту предела прочности материала.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. На основании проведенных исследований сделаны технические предложения по упрочнению алюминия многослойными углеродными нанотрубками. Показано, что аккумулированная прокатка при 400 °С и последующее спекание компактов в вакууме при 550 °С, обеспечивает рост значений прочности и износостойкости материала, что позволяет рекомендовать его для изготовления изделий ответственного назначения.

2. Предложен процесс повышения прочностных свойств и пластичности СВМПЭ путем введения в полимер углеродных нанотрубок и дополнительного термического воздействия. Разработанные технологические рекомендации могут быть использованы при реализации технологии «гель-прядения» сверхвысокомолекулярного полиэтилена.

3. Материалы экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке других типов композиций, упрочнение которых основано на введении углеродных наночастиц.

4. Результаты экспериментальных исследований, проведенных при выполнении работы, апробированы в НПК «Экоэнерготех» при решении задачи повышения теплопроводности полимеров, используемых для производства светодиодных светильников, а так же переданы в ООО «Антифрикционные материалы» для проведения работ по модифицированию углеродными нанотрубками антифрикционного оловосодержащего сплава.

5. Результаты диссертационной работы используются в курсах «Материаловедение», а так же «Порошковая металлургия и композиционные материалы» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технология материалов» в Новосибирском государственном техническом университете.

Публикации

По теме диссертационной работы опубликовано 12 печатных научных работ, из них: 10 в реферируемых научных журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК, 2 - в сборниках научных трудов международных конференций

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 135 наименований и приложения. Основной текст работы изложен на 215 страницах и включает 101 рисунок, 1 таблицу.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение (по отраслям)», Огнев, Александр Юрьевич

6.4. Выводы

1. Эксплуатационные характеристики металлических и полимерных материалов, такие как прочность, износостойкость, стойкость к ударным нагрузкам, повышаются при введении в них углеродных нанотрубок в малых количествах (менее 1 % вес.). Реализация методов порошковой металлургии осложняется образованием каркасных структур из нановолокон по межчастичным границам компактируемого порошка.

2. Методами структурных исследований показано, что многослойные углеродные нанотрубки способны оказывать влияние на формирование макромолекулярной структуры полимера. На примере сверхвысокомолекулярного полиэтилена, относящегося к классу частично кристаллических термопластичных полимеров, показано, что углеродные нанотрубки могут являться зародышами образования субмикрообъемов кристаллической фазы полимера.

3. Результаты исследований используются в курсах «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Технологические основы производства порошковых и композиционных материалов и изделий» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технологии материалов» в Новосибирском государственном техническом университете.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Экспериментально установлено, что при реализации технологии порошковой металлургии с целью получения композиционных материалов на основе алюминия с наноразмерной упрочняющей фазой наблюдается неравномерное распределение углеродных нанотрубок. Характер распределения упрочняющей фазы определяется размером частиц исходного порошка, схемой нагружения при формировании компакта и степенью пластической деформации заготовки. Углеродные нанотрубки формируют пространственную сетку, геометрические параметры которой определяются характером преобразования формы исходных частиц. В местах сопряжения отдельных частиц алюминия возможно образование крупных скоплений нанотрубок. С целью уменьшения размеров ячеек пространственной углеродной сетки необходимо уменьшать размер исходных частиц матричного материала.

2. Компактированию смеси порошка алюминия и углеродных наноча-стиц и формированию высокого комплекса механических свойств композиции препятствуют оксидные пленки на поверхности металла. Установлено, что наибольший эффект от ввода углеродных нанотрубок в алюминиевую матрицу достигается при реализации технологии аккумулированной прокатки при 400 °С и последующего спекания композиционного материала в вакууме при 550 °С. Механизмы разрушения оксидной пленки, реализуемые в процессе аккумулированной прокатки, обеспечивают внедрение углеродных наночастиц в чистую поверхность алюминия. При реализации этой технологии прирост предела прочности, обусловленный введением наночастиц, достигает 60 %. Концентрация многослойных углеродных нанотрубок в алюминиевой матрице в пределах 0,01.0,05 % вес. способствует росту износостойкости композиционного материала в условиях трения скольжения в 3,5 раза по отношению к материалу, не содержащему углеродных наночастиц.

3. Оптимальное содержание углеродных нанотрубок в алюминиевой матрице составляет 0,01.0,1 % вес. Превышение этого количества приводит к формированию крупных агломератов нанотрубок, препятствующих взаимодействию смежных частиц алюминия и формированию прочного монолитного материала. Показано, что рост прочностных свойств алюминия при введении в него наночастиц сопровождается существенным снижением характеристик пластичности. Это связано с тем, что нанотрубки, располагающиеся по границам частиц алюминия, совместно с хрупкими оксидами формируют пространственный каркас, релаксационные свойства которого существенно ниже, чем самого алюминия.

4. На примере эпоксидной смолы показано, что наноразмерные частицы склонны к объединению в агломераты, что в итоге негативно отражается на характере разрушения композиционного материала на полимерной основе. Эффективным решением проблемы гомогенизации материала является ультразвуковое перемешивание композиции. После обработки ультразвуком имеет место плотный контакт наночастиц с полимером без образования пор. При электронно-микроскопических исследованиях функционализированных углеродных наночастиц с открытыми концами зафиксировано проникновение смолы во внутренние полости крупных трубок. Интенсификации этого процесса способствует нагрев эпоксидной смолы в процессе ультразвуковой обработки.

5. Технология горячего прессования сверхвысокомолекулярного полиэтилена не позволяет достичь высокого качества распределения углеродных наночастиц в объеме матрицы. Для решения задачи повышения степени равномерности распределения углеродных нанотрубок в сверхвысокомолекулярном полиэтилене эффективна технология, основанная на его растворении в декагидронафталине, обеспечивающем резкое повышение жидкотеку-чести полимера, и применении операции перемешивания материала с наложением ультразвуковых колебаний.

6. Методом просвечивающей электронной микроскопии показано, что применение технологии растворения сверхвысокомолекулярного полиэтилена в совокупности с дополнительной термической обработкой позволяет добиться более эффективного взаимодействия между углеродными нанотруб-ками и полимером, что выражается в образовании кристаллических построений полиэтилена на поверхностях многослойных углеродных нанотрубок (получивших наименование «шиш-кебабы»). В затвердевших после растворения заготовках их размер соизмерим с диаметром самих нанотрубок. Перекристаллизация материала способствует увеличению количества и размеров кристаллических построений в СВМПЭ, что благоприятно отражается на комплексе механических свойств композита.

7. Термическая обработка пленок, заключающаяся в дополнительном нагреве СВМПЭ, и введение нанотрубок в условиях испытаний на растяжение приводят к четырехкратному росту удлинения полимера, полученного с применением технологии предварительного растворения. При этом прочность материалов, не содержащих углеродных нанотрубок, возрастает в три раза (до ~ 30 МПа) по сравнению с прочностью материалов без термической обработки (~ 10 МПа). Максимальный эффект влияния углеродных нанотрубок на прочностные свойства полиэтилена достигается при содержании наночастиц в количестве 0,1 % вес. 60 МПа). Поведение такого материала при растяжении свидетельствует о целесообразности его предварительного деформационного упрочнения, способствующего значительному росту предела прочности.

8. Результаты исследований используются в курсах «Материаловедение», «Технология конструкционных материалов», «Технологические основы производства порошковых и композиционных материалов и изделий» при реализации учебного процесса по специальности «Материаловедение в машиностроении» и направлению «Материаловедение и технологии материалов» в НГТУ. Экспериментальные данные, полученные при выполнении работы, апробированы в НПК «Экоэнерготех» при решении задачи повышения теплопроводности полимеров, используемых для производства светодиодных светильников, а так же в ООО «Антифрикционные материалы» при решении задачи создания новых антифрикционных материалов на алюминиевой основе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Огнев, Александр Юрьевич, 2011 год

1. Батаев В. А. Материалы с нанокристаллической структурой. Новосибисрк : Изд-во НГТУ, 2007. 264 с.

2. Головин Ю. И. Введение в неанотехнику. М. : Машиностроение, 2007. 496 с.

3. Келли А. Композитные материалы // Наука производству. 2007. № 2 С. 1-9.

4. Ajayan P. М., Schadler L. S., Braun P. V. Nanocomposite science and technology. Weinheim : WILEY-VCH, 2003. 239 p.

5. Friedrich K., Fakirov S., Zhang Z. Polymer composites: from nano- to macro-scale. N Y : Springer, 2005.367 p.

6. Ceramic matrix composites: microstructure, properties and applications / ed. by I. M. Low. Cambridge : Woodhead publishing Ltd, 2006. 632 p.

7. Tjong S. C. Carbon nanotube reinforced composites: metal and ceramic matrices. Weinheim : WILEY-VCH, 2009. 242 p.

8. Diameter grouping in bulk samples of single-walled carbon nanotubes from optical absorption spectroscopy / O. Jost, A. A. Gorbunov, W. Pompe, T. Pichler et all. // Applied physics letters. 1999. Vol. 75, iss. 15. P. 22172219.

9. Davis W. R., Slawson R. J., Rigby G. R. An unusual form of carbon // Nature. 1953. Vol. 171. P. 709-758.

10. Gibson J. Early nanotubes? // Nature. 1992. Vol. 359. P. 347-464.

11. Carbon nanotubes / M. S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Eklund, R. Saito // Physics world. 1998. P. 33-38.

12. Iijima S. Helical microtubles of graphitic carbon 11 Nature. 1991. Vol. 354. P. 56-58.

13. Carbon nanotubes: their formation process and observation by electron microscopy / X. P. Zhang, X. B. Zhang, G. Van Tendeloo, S. Amelinckx, M. O. de Beeck, J. Van Landuyt // Journal of crystal growth. 1993. Vol 130, iss 3-4. P. 368-382.

14. Eddesen T. W. Carbon nanotubes // Physics today. 1996. Vol. 49, iss 6. P. 26-32.

15. Елецкий А. В. Углеродные нанотрубки и их эмиссионные свойства // Успехи физических наук. 2002. Т. 172, № 4. С. 401-438.

16. Ebbesen Т. W. Carbon nanotubes // Annual review of materials science. 1994. Vol. 24. P. 235-264.

17. Carbon nanotubes: their formation process and observation by electron microscopy / X. P. Zhang, X. B. Zhang, G. Van Tendeloo, S. Amelinckx, M. O. de Beeck, J. Van Landuyt // Journal of Crystal Growth. 1993. Vol 130, iss 3-4. P. 373.

18. Liu M., Cowlley J. M. Structures of carbon nanotubes studied by HREM and nanodifraction // Ultramicroscopy. 1994. Vol. 53, iss. 4. P. 333-342.

19. Atomic structure and electronic properties of single wall carbon nanotubes / T. W. Odom, J. L. Huang, P. Kim, С. M. Lieber //Nature. 1998. 391. P. 6264.

20. Carrol D. L., Ajayan P. M., Curran S. Local electronic structure in ordered aggregated of carbon nanotubes: scanning tunneling microscopy/scanning tunneling spectroscopy study // Journal of Materials Research. 1998. Vol. 13, iss. 9. P. 2389-2395.

21. Zhao X., Ando Y. Raman spectra and x-ray diffraction patterns of carbon nanotubes prepared by hydrogen arc discharge // Japanese journal of applied physics. Pt. 1. 1998. Vol. 37, № 9 A. P. 4846-4849.

22. Diameter selective Raman scattering from vibration modes in carbon nanotubes / A. M. Rao, E. Richter, S. Bandow, B. Chase, et al. // Science. 1997. Vol. 275, № 5297. P. 187-191.

23. Properties of buckytubes and derivatives / X. K. Wang, X. W. Lin , S. N. Song, V. P. Dravid, J. B. Ketterson, R. P. H. Chang // Carbon. 1995. Vol. 33, iss. 7. P. 949-958.

24. Dresselhaus M. S., Dresselhaus G., Saito R. Carbon fibers based on C60 and their symmetry // Physical review B. 1992. Vol. 45, iss. 11. P. 6234-6242.

25. Dresselhaus M. S., Dresselhaus G., Eklund P. C. Science of fullerenes and carbon nanotubes. San Diego : Academic press, 1996. 965 p.

26. Kong J., Cassell A. M., Dai H. Chemical vapor deposition of methane for single-walled carbon nanotubes // Chemical physics letters. 1998. Vol. 292, iss. 4-6. P. 567-574.

27. Hamada N., Sawada S.-i., Oshiyama A. New one-dimensional conductors: graphitic microtubules // Physical review letters. 1992. Vol. 68, iss. 10. P. 1579-1581.

28. White С. Т., Robertson D. H., Mintmire J. W. Helical and rotational symmetries of nanoscale graphitic tubules // Physical review B. 1993. Vol. 47, iss. 9. P. 5485-5488.

29. Kleiner A., Eggert S. Curvature, hybridization and STM images of carbon nanotubes // Physical review B. 2001. Vol. 64, iss. 11. P. 113402-1-1134024.

30. Hybridization effects and metallicity in small radius carbon nanotubes / X. Blase, L. X. Benedict, E. L. Shirley, S. Louie // Physical review letters. 1994. Vol. 72, iss 12. P. 1878-1881.

31. Ашкрофт H., Мермин H. Физика твердого тела : пер. с англ. : в 2 т. / пер.: К. И. Кугеля, А. С. Михайлова ; под ред. М. И. Каганова. М. : Мир, 1979. Т. 2. 422 с.

32. Fowler P. W., Manolopoulos D. Е., Ryan R. P. Izomerization of the fullerenes // Carbon. 1992. Vol. 30, iss. 8. P. 1235-1250.

33. Interlayer spasing in carbon nanotubes / Y. Saito, T. Yoshikawa, S. Bandow, M. Tomita, T. Hayashi // Physical review B. 1993. Vol. 48, iss. 3. P. 19071909.

34. Oya A., Marsh H. Phenomena of catalytic graphitization : review // Journal of materials science. 1982. Vol. 17, № 2. P. 309-322.

35. Supercapacitor electrodes from multiwalled carbon nanotubes / E. Frackowiak, K. Metenier, V. Bertagna, F. Beguin // Applied physics letters. 2000. Vol. 77 (15). P. 2421-2423.

36. Iijima S., Ichihashi Т., Ando Y. Pentagons, heptagons and negative curvature in graphite microtubule growth // Nature. 1992. Vol. 356, iss 6372. P. 776-778.

37. Харрис П. Углеродные нанотрубы и родственные структуры : Новые материалы XXI в. : монография. / пер. с англ. под ред. и с доп. J1. А. Чернозатонского. М. : Техносфера, 2003. 335 с.

38. Пул-мл. Ч., Оуэне Ф. Нанотехнологии. 2-е доп. изд. М. : Техносфера, 2006. 336 с.

39. Наноматериалы. Нанотехнологии. Наносистемная техника: мировые достижения за 2005 г. : сб. / под ред. П. П. Мальцева. М. : Техносфера, 2006. 149 с.

40. Crystalline ropes of metallic carbon nanotubes / A. Tess, R. Lee, P. Nikolaev, H. Dai et al. // Science . 1996. Vol. 273, № 5274. P. 483-487.

41. Calvert P. Nanotube composites: a recipe for strength // Nature. 1999. Vol. 399, iss. 6732. P. 210-211.

42. Tibbetts G. G. Carbon fibers produced by pyrolysis of natural gas in stainless steel tubes // Applied physics letters. 1983. Vol. 42, iss 8. P. 666668.

43. Su M., Zheng В., Liu J. A scalable CVD method for the synthesis of singlewalled carbon nanotubes with high catalyst productivity // Chemical physics letters. 2000. Vol. 322, iss 5. P. 321-326.

44. Дьячков П. Н. Углеродные нанотрубки: строение, свойства, применения М. : БИНОМ. Лаб. знаний, 2006. 293 с.

45. Аношкин И. В. Химическое модифицирование и фракционирование тонких многослойных углеродных нанотрубок : дис. . канд. хим. наук : 02.00.04. М., 2008. 137 с.

46. Bakshi S. R., Lahiri D., Agarwal A. Carbon nanotubes: reinforced metal matrix composites. USA : CRC press, 2010. 325 p. (Nanomaterials and their applications).

47. Lim D. K., Shibayanagi Т., Gerlich A. P. Synthesis of multi-walled CNT reinforced aluminium alloy composite via friction stir processing // Materials science and engineering: A. 2009. Vol. 507, iss 1-2. P. 194-199.

48. Tokunaga Т., Kaneko K., Horita Z. Production of aluminum-matrix carbon nanotube composite using high pressure torsion / Materials science and engineering: A. 2008. Vol. 490, iss. 1-2. P. 300-304.

49. Coating of carbon nanotubes with tungsten by physical vapor deposition / Y. Zhang, Q. Zhang, Y. Li, N. Wang, J. Zhu // Solid state communications. 2000. Vol. 115, iss. l.P. 51-55.

50. Cage-like carbon nanotubes/Si composite as anode material for lithium ion batteries / J. Shu, H. Li, R. Yang, Y. Shi, X. Huang // Electrochemistry communication. 2006. Vol. 8, iss. 1. P. 51-54.

51. Carbon nanotubes (CNTs) as a buffer layer in silicon/CNTs composite electrodes for lithium secondary batteries / T. Kim, Y. H. Mo, K. S. Nahm, S. M. Oh // Journal of power sources. 2006. Vol. 162, iss. 2. P. 1275-1281.

52. Microstructure and thermal characteristic of Si-coated multi-walled carbon nanotubes / Y. H. Wang, Y. N. Li, J. Lu, V. P. Dravid, J. B. Ketterson, R. P. H. Chang //Nanotechnology. 2006. Vol. 17, № 15. P. 3817-3821.

53. Fabrication of carbon nanotube reinforced aluminum composite by powder extrusion process / J. Yuuki, H. Kwon, A. Kawasaki, A. Magario, T. Noguchi, J. Beppu, M. Seki // Materials science forum. 2007. Vol. 534-536. P. 889-892.

54. Extraordinary strengthening effect of carbon nanotubes in metal-matrix nanocomposites processed by molecular-level mixing / S. I. Cha, K. T. Kim,

55. S. N. Arshad, C. B. Mo, S. H. Hong // Advanced materials. 2005. Vol. 17,iss. 11. P. 1377-1381.

56. The role of interfacial oxygen atoms in the enhanced mechanical properties of carbon nanotubes reinforced metal matrix nanocomposites / K. T. Kim, S. I. Cha, T. Gemming, J. Eckert, S. H. Hong // Small. 2008. Vol. 4, iss. 11. P. 1936-1940.

57. An approach to obtaining homogeneously dispersed carbon nanotubes in A1 powders for preparing reinforced Al-matrix composites / C. He, N. Zhao, C. Shi, X. Du, J. Li, H. Li, Q. Cui // Advanced materials. 2007. Vol. 19, iss 8. P. 1128-1132.

58. Laser-deposited carbon nanotube reinforced nickel matrix composites / J. Y. Hwang, A. Neira, T. W. Scharf, J. Tiley, R. Banerjee // Scripta materialia. 2008. Vol. 59, iss. 5. P. 487-490.

59. Morsi K., Esawi A. Effect of mechanical alloying time and carbon nanotube (CNT) content on the evolution of aluminum (Al)-CNT composite powders // Journal of materials science. 2007. Vol. 40, № 13. P. 4954-4959.

60. Carbon nanotube/aluminum composites with uniform dispersion / T. Noguchi, A. Magario, S. Fukuzawa, S Shimizu, J Beppu, M. Seki // Materials transactions. 2004. Vol. 45, № 2. P. 602-604.

61. Combination of hot extrusion and spark plasma sintering for producing carbon nanotubes reinforced aluminum matrix composites / H. Kwon, M. Estili, K. Takagi, T. Miyazaki, A. Kawasaki // Carbon. 2009. Vol. 47, iss. 3. P. 570-577.

62. Reinforcing effects of carbon nanotubes in structural aluminum matrix nanocomposites / H. Choi, J. Shin, B. Min, P. Junsik, B. Donghyun // Journal of materials research. 2009. Vol. 24, iss. 8. P. 2610-2616.

63. Salimi S., Izadi H., Gerlich A. P. Fabrication of an aluminum-carbon nanotube metal matrix composite by accumulative roll-bonding // Journal of materials science. Vol. 46, № 2. P. 409^15.

64. Fabrication and properties of dispersed carbon nanotube-aluminum composites / A. M. K. Esawi, K. Morsi, A. Sayed, A. A.Gawad, P. Borah // Materials science and engineering: A. 2009. Vol. 508, iss. 1-2. P. 167-173.

65. Synthesis and characterization of plasma spray formed carbon nanotube reinforced aluminum composite / T. Laha, A. Agarwal, T. McKechnie, S. Seal // Materials science and engineering: A. 2004. Vol. 381, iss. 1-2. P. 249-258.

66. Laha T., Liu Y., Agarwal A. Carbon nanotube reinforced aluminum nanocomposite via plasma and high velocity oxy-fuel spray forming // Journal of nanoscience and nanotechnology. 2007. Vol. 7, № 2. P. 515-524.

67. Carbon nanotube reinforced aluminum composite coating via cold spraying / S. R. Bakshi, V. Singh, K. Balani, D. G. McCartney, S. Seal, A. Agarwal // Surface and coatings technology. 2008. Vol. 202. P. 5162-5169.

68. Aluminum composite reinforced with multiwalled carbon nanotubes from plasma spraying of spray dried powders / S. R. Bakshi, V. Singh, S. Seal, A. Agarwal // Surface and coatings technology. 2009. Vol. 203, iss. 10-11. P. 1544-1554.

69. Laha Т., Agarwal A. Effect of sintering on thermally sprayed carbon nanotubes reinforced aluminum nanocomposite // Materials of science and engineering: A. Vol. 480, iss. 1-2. P. 323-332.

70. Interfacial phenomena in thermally sprayed multiwalled carbon nanotube reinforced aluminum nanocomposite / T. Laha, S. Kuchibhatla, S. Seal, W. Li, A. Agarwal // Acta materialia. 2007. Vol. 55, iss. 3. P. 1059-1066.

71. Tensile properties of carbon nanotube reinforced aluminum nanocomposite fabricated by plasma spray forming / T. Laha, Y. Chen, D. Lahiri, A. Agarwal // Composites. Part A: applied science and manufacturing. 2009. Vol. 40, iss. 5. P. 589-594.

72. Lei X., Wei X.-w. Advances in carbon nanotube-based composite materials // Chemical research. 2006. Vol. 17, iss. 4. P. 86-90.

73. Куличихин В. Г. Нанокомпозиты на основе полимерных матриц: современное состояние, проблемы и перспективы // Химия материалов: наноструктуры и нанотехнологии. М. : Граница. 2007. С. 39.

74. Универсальный метод получения нанокомпозитов с полимерной матрицей / JI. М. Ярышева, Е. Г. Рухля, А. А. Долгова, О. В. Аржакова и др. // Химия материалов: наноструктуры и нанотехнологии. М. : Граница. 2007. С. 639.

75. Generic nanomaterial positioning by carrier and stationary phase design / R. Yerushalmi, J. С. Ho, Z. A. Jacobson, A. Javey // Nano letters. 2007. Vol. 7, iss. 9. P. 2764-2768.

76. A review of the fabrication and properties of vapor-grown carbon nanofiber/polymer composites / G. G. Tibbetts, M. L. Lake, K. L. Strong, B. P. Rice // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 7-8. P. 1709-1718.

77. Schadler L. S., Brinson L. C., Sawyer W. G. Polymer nanocomposites: a small part of the story // JOM: journal of the minerals, metals and materials society. 2007. Vol. 59, iss. 3. P. 53-60.

78. Межуев С. В. Разработка технологии и организация производства полимерных композиционных материалов на основе нанонаполнителей с повышенным в 1,5-2 раза сроком эксплуатации // Российские нанотехнологии. 2007. Т. 2, № 1-2. С. 41-46.

79. Flammability properties of polymer nanocomposites with single-walled carbon nanotubes: effects of nanotube dispersion and concentration / T. Kashiwagi, F. Du, К. I. Winey, К. M. Groth et al. // Polymer. 2005. Vol. 46, iss. 2. P. 471-481.

80. Carbon nanotubes and nanocomposites: electrical, mechanical and flame retardant aspects / J. B. Nagy, J. N. Coleman, A. Fonseca, A. Destree et al. //Nanopages. 2006. Vol. 1, iss. 2. P. 121-163.

81. Effects of oxidative conditions on properties of multi-walled carbon nanotubes in polymer nanocomposites / C.-E. Hong, J.-H. Lee, P. Kalappa, S. G. Advani // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 6. P. 1027-1034.

82. Different types of molecular interactions in carbon nanotube/conducting polymer composites A close analysis / A. I. Gopalan, K.-P. Lee, P. Santhosh, K. S. Kim et al. // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 5. P. 900-905.

83. Andreas F., Kaminsky W. Polypropylene carbon nanotube composites by in situ polymerization // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 5. P. 906-915.

84. Critical aspects related to processing of carbon nanotube/unsaturated thermoset polyester nanocomposites / T. A. Seyhan, F. H. Gojny, M.

85. Tanoglu, К. Schulte // European polymer journal. 2007. Vol. 43, iss. 2. P. 374-379.

86. Композиты, состоящие из многостенных углеродных нанотрубок из эпоксидного связующего, изготовленные методом маточной смеси / М. X. Вичманн, Я. Самфлет, Б. Фидлер, Ф. X. Годжни, К. Шульте // Механика композитных материалов. 2006. Т. 42, № 5. С. 567-582.

87. High temperature resin/carbon nanotube composite fabrication / S. Ghose, K. A. Watson, K. J. Sun, J. M. Criss et al. // Composites science and technology. 2006. Vol. 66, iss. 13. P. 1995-2002.

88. Nanocomposites of poly(vinyl chloride) with carbon nanotubes (CNT) / G. Broza, K. Piszczek, K. Schulte, T. Sterzynski // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 5. P. 890-894.

89. Thermosetting polyurethane multiwalled carbon nanotube composites / C. McClory, T. McNally, G. P Brennan, J. Erskine // Journal of applied polymer science. 2007. Vol. 105, iss. 3. P. 1003-1011.

90. PET-SWNT nanocomposites through ultrasound assisted dissolution-evaporation / A. K. Anoop, U. S. Agarwal, N. Anuya, J. Rani // European polymer journal. 2007. Vol. 43, iss. 6. P. 2279-2285.

91. Langer J. J., Golczak S. Highly carbonized polyaniline micro- and nanotubes // Polymer degradation and stability. 2007. Vol. 92, iss. 2. P. 330-334.

92. Electropolymerization and catalysis of well-dispersed polyaniline/carbon nanotube/gold composite / Z. Wang, J. Yuan, M. Li, D. Han et al. // Journal of electroanalytical chemistry. 2007. Vol. 599, iss. 1. P. 121-126.

93. Multiscale carbon nanotube-carbon fiber reinforcement for advanced epoxy composites / E. Bekyarova, E. T. Thostenson, A. Yu, H. Kim, J. Gao et al. // Langmuir. 2007. Vol. 23, iss. 7. P. 3970-3974.

94. Geblinger N., Thiruvengadathan R., Regev O. Preparation and characterization of a double filler polymeric nanocomposite // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 5. P. 895-899.

95. Preparation of nanocrystalline iron-carbon materials as fillers for polymers / U. Narkiewicz, I. Pelech, Z. Roslaniec, M. Kwiatkowska, W. Arabczyk // Nanotechnology. 2007. Vol. 18, iss. 40. P. 405601/1^05601/5.

96. Interfacial design of carbon nanotube polymer composites: a hybrid system of noncovalent and covalent functionalizations / J. O. Liu, T. Xiao, K. Liao, P Wu //Nanotechnology. 2007. Vol. 18, iss. 16. P. 165701/1-165701/6.

97. Modelling the influence of nanoparticles in the phase behaviour of an epoxy/polystyrene mixture / C. M. Gomez, I. Porcar, I. S. Monzo, C. Abad, A. Campos // European polymer journal. 2007. Vol. 43, iss. 2. P. 360-373.

98. Preparation and rheological characterization of poly(methyl methacrylate)/functionalized multi-walled carbon nanotubes composites / Z. Zhou, S. Wang, L. Lu, Y. Zhang, Y. Zhang // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 9. P. 1861-1869.

99. Nanohibrid shish-kebabs: periodically functionalized carbon nanotubes / C. Y. Li, L. Li, W. Cai, S. L. Kadjie // Advanced materials. 2005. Vol. 17, iss. 9. P. 1198-1202.

100. Dispersion and Rheological Aspects of SWNTs in Ultrahigh Molecular Weight Polyethylene / Q. Zhang, D. R. Lippits, S. Rastogi // Macromolecules. 2006. Vol. 39 (2). P. 658-666.

101. Morphology and mechanical properties of Nylon 6/MWNT nanofibers / M. V. Jose, B. W. Steinert, V. Thomas, D. R. Dean, M. A. Abdalla, G. Price, G. M. Janowski // Polymer. 2007. Vol. 48, iss. 4. P. 1096-1104.

102. Adnan A., Sun C. T., Mahfuz H. A molecular dynamics simulation study to investigate the effect of filler size on elastic properties of polymer nanocomposite // Composite science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 3-4. P. 348-356.

103. Carbon nanotubes for reinforcement of plastics? A case study with polyvinyl alcohol) / K. P. Ryan, M. Cadek, V. Nicolosi, D. Blond et al. // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 7-8. P. 1640-1649.

104. Tuning the mechanical properties of SWNT/nylon 6,10 composites with flexible spacers at the interface / M. Moniruzzaman, J. Chattopadhyay, W. E. Billups, K. I. Winey // Nano letters. 2007. Vol. 7, iss. 5. P. 1178-1185.

105. Dynamic mechanical and thermal analysis of aligned vapor grown carbon nanofiber reinforced polyethylene / S. Yang, J. Taha-Tijerina, V. Serrato-Diaz, K. Hernandez et al. // Composites. Part B: engineering. 2007. Vol. 38, iss. 2. P. 228-235.

106. Zheng J., Ozisik R., Siegel R. W. Phase separation and mechanical responses of polyurethane nanocomposites // Polymer. 2006. Vol. 47, iss. 22. P. 7786-7794.

107. High impact strength epoxy nanocomposites with natural nanotubes / Y. Ye, H. Chen, J. Wu, L. Ye // Polymer. 2007. Vol. 48, iss. 21. P. 6426-6433.

108. Relationship between dispersion metric and properties of PMMA/SWNT nanocomposites / T. Kashiwagi, J. Fagan, J. F. Douglas, K. Yamamoto et al. // Polymer. 2007. Vol. 48, iss. 16. P. 4855-4866.

109. Wang T.-L., Tseng C.-G. Polymeric carbon nanocomposites from multiwalled carbon nanotubes functionalized with segmented // Journal of applied polymer science. 2007. Vol. 105, iss 3. P. 1642-1650.

110. Wu C.-S. Characterizing composite of multiwalled carbon nanotubes and POE-g-AA prepared via melting method // Journal of applied polymer science. 2007. Vol. 104, iss. 2. P. 1328-1337.

111. Low temperature carbon nanotube film transfer via conductive polymer composites / H. Jiang, L. Zhu, K.-s. Moon, C. P. Wong // Nanotechnology. 2007. Vol. 18, iss. 12. P. 125203/1-125203/4.

112. Xiao K. Q., Zhang L. C., Zarudi I. Mechanical and rheological properties of carbon nanotube-reinforced polyethylene composites // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 2. P. 177-182.

113. Effect of filler geometry on interfacial friction damping in polymer nanocomposites / J. Suhr, A. Joshi, L. Schadler, R. S. Kane, N. A Koratkar //

114. Journal of nanoscience and nanotechnology. 2007. Vol. 7, iss. 4-5. P. 16841687.

115. Lucas M., Young R. J. Effect of residual stresses upon the Raman radial breathing modes of nanotubes in epoxy composites // Composites science and technology. 2007. Vol. 67, iss. 5. P. 840-843.

116. Yokozeki Т., Iwahori Y., Ishiwata S. Matrix cracking behaviors in carbon fiber/epoxy laminates filled with cup-stacked carbon nanotubes (CSCNTs) // Composites. Part A: applied science and manufacturing. 2007. Vol. 38, iss. 3.P. 917-924.

117. Study on tribological properties of multi-walled carbon nanotubes/epoxy resin nanocomposites / B. Dong, Z. Yang, Y. Huang, H.-L. Li // Tribology letters. 2005. Vol. 20, iss. 3-4. P. 251-254.

118. Enhanced wear resistance and micro hardness of polystyrene nanocomposites by carbon nanotubes. / Z. Yang, B. Dong, Y. Hauang, L. Liu et al. // Materials chemistry and physics. 2005. Vol. 94, iss. 1. P. 109113.

119. On the sliding wear of nanoparticle filled polyamide 66 composites / L. Chang, Z. Zhang, H. Zhang, A. K. Schlarb // Composites science and technology. 2006. Vol. 66, iss. 16. P. 3188-3198.

120. Xian G., Walter R., Haupert F. Friction and wear of epoxy/Ti02 nanocomposites: influence of additional short carbon fibers, Aramid and PTFE particles // Composites science and technology. 2006. Vol. 66, iss. 16. P. 3199-3209.

121. Полимерный конструкционный материал, модифицированный углеродными нанотрубками / А. И. Буря, А. Г. Ткачев, С. В. Мищенко, Н. И. Наконечная // Пластические массы. 2007. № 12. С. 36-41.

122. Effect of single walled carbon nanotubes (SENTs) on the electromechanical response of a polyimide nanocomposite / S. Deshmukh, C. Call, Z. Ounaies, C. Park et al. // Proc. of SPIE, 2006. Vol. 6168. P. 616807/1-616807/10.

123. ГОСТ 10587-84. Смолы эпоксидно-диановые неотвержденные. Технические условия. Взамен ГОСТ 10587-76 ; введ. 1985-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1989. 18 с.

124. Михайлин Ю. А. Конструкционные полимерные композиционные материалы. СПб. : Науч. основы и технологии, 2008. 820 с.

125. ГОСТ 20282-86. Полистирол общего назначения. Технические условия. Взамен ГОСТ 20282-74 ; введ. 1987-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1987. 37 с.

126. ГОСТ 1497-84. Металлы. Методы испытаний на растяжение. Введ. 1986-01-01. М. : Изд-во стандартов, 1985. 39 с.

127. ГОСТ 9454-78. Металлы. Методы испытания на ударный изгиб при пониженной, комнатной и повышенной температурах. Введ. 1979-0101. М. : Изд-во стандартов, 1978. 12 с.

128. ГОСТ 24621-91. Пластмассы и эбонит. Определение твердости при вдавливании с помощью дюрометра (твердость по Шору). Взамен ГОСТ 24621-81 ; измен. 2011-18-05 ; введ. 1993-01-01. М., 1992. 9 с.