О ВОЗМОЖНОСТИ ДИАГНОСТИКИ СТРУКТУРЫ МАКРОМОЛЕКУЛ ПОЛИМЕРОВ МЕТОДОМ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СПЕКТРОСКОПИИ: IJMIJH

Елена Андреевна Бобина; Максим Петрович Данилаев; Владимир Александрович Куклин; Иван Владимирович Лунев; Константин Владимирович Файзуллин; Артур Маратович Ямаев

doi:10.25712/ASTU.2072-8921.2025.01.031

Авторы

Елена Андреевна Бобина Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0002-0196-1693
Максим Петрович Данилаев Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0002-7733-9200
Владимир Александрович Куклин Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0000-0003-4254-5837
Иван Владимирович Лунев Казанский федеральный университет https://orcid.org/0000-0001-6201-4393
Константин Владимирович Файзуллин Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н.Туполева – КАИ https://orcid.org/0009-0003-4507-058X
Артур Маратович Ямаев Казанский федеральный университет

DOI:

https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2025.01.031

Ключевые слова:

диэлектрическая спектроскопия, полимерные материалы, структура макромолекул полимеров

Аннотация

Изменение поляризуемости полимеров определяется конформацией макромолекул и ее изменением при деформации полимера под действием внешней силы. При этом изменяется как энтропия, так и внутренняя энергия системы макромолекул полимера при его деформировании. В работе получена оценка характера изменения величины внутренней энергии при деформации полимеров от температуры. Рассмотрены полимеры с различной структурой макромолекул: полиметилметакрилат, поливинилхлорид, АБС-пластик, поливинилиденфторид. Показано, что наибольшие изменения внутренней энергии с ростом температуры соответствуют полимерам с разветвленной структурой макромолекул и макромолекул в виде клубков.

Библиографические ссылки

DiMarzio E.A., Bishop M. Connection between the macroscopic electric and mechanical susceptibilities // The Journal of chemical physics. 1974. V. 60, № 10. P. 3802–3811. https://doi.org/10.1063/1.1680822

Dı́az-Calleja R., Riande E. Comparative study of mechanical and dielectric relaxations in polymers // Materials Science and Engineering: A. 2004. V. 370. № 1. P. 21–33. https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.08.069

Fractional Fokker–Planck equation approach for the interconversion between dielectric and mechanical measurements / Garcia-Bernabé A. [и др.]. // Journal of Applied Physics. 2009. V. 106. № 1. P. 014912. https://doi.org/10.1063/1.3158555

Калибровка метода диэлектрической спектроскопии при диагностике упругих свойств полярных полимеров / Данилаев М.П. [и др.]. // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26. №7. С. 43-49. https://doi.org/10.14489/td.2023.07.pp.044-050

Interconversion of mechanical and dielectrical relaxation measurements for dicyclohexylmethyl-2-methyl succinate / Díaz-Calleja R. [и др.]. // Phys. Rev. E. American Physical Society. 2005. V. 72. № 5. P. 051505. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.72.051505

Cohen N., Oren S. S., deBotton G. The evolution of the dielectric constant in various polymers subjected to uniaxial stretch // Extreme Mechanics Letters. 2017. V. 16. P. 1–5. https://doi.org/10.1016/j.eml.2017.08.003

Jiménez S. M. A., McMeeking R. M. Deformation dependent dielectric permittivity and its effect on actuator performance and stability // International Journal of Non-Linear Mechanics. 2013. V. 57. P. 183–191. https://doi.org/10.1016/j.ijnonlinmec.2013.08.001

Stockmayer W. H. Dielectric dispersion in solutions of flexible polymers // Pure and Applied Chemistry. 1967. V. 15. № 3–4. P. 539–554. https://doi.org/10.1351/pac196715030539

Cohen N., Dayal K., deBotton G. Electroelasticity of polymer networks // Journal of the Mechanics and Physics of Solids. 2016. V. 92. P. 105–126. https://doi.org/10.1016/j.jmps.2016.03.022

Зависимость оптической разности хода от упругой и высокоэластической деформации для сетчатых полимеров / Зуев Б. М. [и др.]. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. 1994. Т. 36. № 3. С. 402–406.

How does static stretching decrease the dielectric constant of VHB 4910 elastomer? / Vu-Cong T. [и др.]. // Electroactive Polymer Actuators and Devices (EAPAD). 2014. V. 9056. P. 411–418. https://doi.org/10.1117/12.2045042

Schomaker E., Challa G. Complexation of stereoregular poly(methyl methacrylates). 14. The basic structure of the stereocomplex of isotactic and syndiotactic poly(methyl methacrylate) // Macromolecules. 1989. V. 22. № 8. P. 3337–3341. https://doi.org/10.1021/ma00198a025

Wan C., Rhys Bowen C. Multiscale-structuring of polyvinylidene fluoride for energy harvesting: the impact of molecular-, micro- and macro-structure // Journal of Materials Chemistry A. Royal Society of Chemistry. 2017. V. 5. № 7. P. 3091–3128. https://doi.org/10.1039/C6TA09590A

Salamone J. C. Polymeric materials encyclopedia, Twelve volume set. CRC press. 2020. V. 2. 554 p.

Popov I., Cheng S., Sokolov A. P. Broadband Dielectric Spectroscopy and Its Application in Polymeric Materials // Macromolecular Engineering. 1st ed. 2022. P. 1–39. https://doi.org/10.1002/9783527815562.mme0059

Havriliak S., Negami S. A complex plane analysis of α‐dispersions in some polymer systems // Journal of Polymer Science Part C: Polymer Symposia. 1966. V. 14. №. 1. P. 99–117. https://doi.org/10.1002/polc.5070140111

Swallowe G. M. Mechanical Properties and Testing of Polymers: an A–Z reference // Springer Science & Business Media. 2013. V. 3. 302 p.