КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 22-79-10051

НазваниеРазработка способов конструирования самовосстанавливающихся термопластичных композитов для дорожного строительства

Руководитель Иноземцев Сергей Сергеевич, Кандидат технических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет" , г Москва

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-205 - Разработка новых конструкционных материалов и покрытий

Ключевые слова Самовосстановление, композит, структура, термопластичная матрица, эксплуатационное состояние, дефекты, долговечность, инкапсуляции, модификатор, восстановитель

Код ГРНТИ67.15.49

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Состояние вопроса В мировой практике одной из актуальных тематик проводимых исследований является поиск технологических решений, направленных на повышение долговечности строительных материалов, приводящей к увеличению периода эксплуатации изделия или конструкции. Перспективным решением в области материаловедения, направленным на увеличение долговечности конструкций, является создание «умных» материалов (smart materials), способных в процессе эксплуатации контролируемо изменять свойства под влиянием искусственных воздействий или естественных эксплуатационных факторов. Ключевым условием классификации материала как «умного» является обеспечение контролируемых изменений структуры, свойств или функционального состояния, интенсивность которых прогнозируется на стадии проектирования состава материала, а реализация происходит в процессе производства. Для дорожного строительства перспективным видом умных материалов являются материалы, обладающие способностью восстанавливать собственную функциональность в конструкции, предусмотренной его назначением, которую принято называть «самовосстановлением» или «самозалечиванием» (self-healing). Тенденция развития научных изысканий в области технологии самовосстановления показывает, что в данном направлении количество публикаций с каждым годом увеличивается на 16 %, из которых доля работ в области дорожных материалов к 2021 году достигла лишь 3,2 %. Размещение в объеме материала фазы, способной ликвидировать трещины и не быть подверженной или мало подверженной к деструкции в условиях эксплуатации материала является способом реализации технологии самовосстановления. Однако механизмов деструкции материала существенно меньше вариативности факторов, что позволяет предполагать возможность разработки новых технологических решений, направленных на устранение последствий неблагоприятного структурообразования материала в эксплуатационный период. В частности, результатом процесса накопления и развития дефектов является образование и рост трещин до критических размеров, после достижения которых начинается самопроизвольный их рост. При этом важно отметить, что вследствие структурных ограничений запас восстанавливающей фазы должен проектироваться на стадии разработки материала и локализоваться в зонах, подверженных интенсивному трещинообразованию. В настоящий момент в рамках исследований технологии самовосстановления в строительном материаловедении исследователи сталкиваются с отсутствием научно обоснованных данных позволяющих однозначно интерпретировать термин самовосстановления материала, описать процесс самовосстановления, оценивать эффективность процесса самовосстановления и граничных условий, обеспечивающих реализацию функции самовосстановления в материале. При этом отсутствуют научно обоснованные положения позволяющие, определить и классифицировать самовосстанавливающие материалы, что затрудняем формулирование и описание модели процесса самовосстановления с учетом свойств матрицы материала и специфики условий эксплуатации. В настоящий момент не существует единой методологии контроля способности материала к самовосстановлению. Это обусловлено отсутствием критериев, характеризующих способность материала контролируемым образом самостоятельно реагировать на условия и предпринимать меры по ликвидации неблагоприятного эффекта для свойств или структуры материала. Отсутствие указанных данных препятствует обобщению, структурированию и классификации разрозненных результатов и подходов при реализации технологии самовосстановления, а также разработке новых усовершенствованных технических решений с большей технико-экономической эффективностью. Актуальность Для развития технологии ранее предложены критерии качества, отражающие эффективность материала с самовосстанавливающей способностью: степень восстановления состояния структуры; скорость восстановления состояния структуры; долговечность восстановленной структуры и своевременность инициирования восстанавливающего процесса. Однако для выбора показателей свойств, которые характеризовали бы каждый из критериев качества необходимо проведение большего количества эмпирических исследований. На текущий момент все предлагаемые методы для оценки самовосстанавливающей способности материалов сводятся к расчету коэффициента относительного изменения измеряемого показателя. Данный коэффициент может быть отнесен к категории показателей, отражающих критерий степени восстановления состоянии структуры, что является недостаточным для объективной оценки технологических решений. При этом в большинстве случаев исследователями определяются показатели свойств, характеризующие эксплуатационное состояние материала в момент отказа, когда дефектность структуры является предельной – структура разрушена. Однако в дорожной конструкции инициирование самовосстанавливающего процесса в материале должно происходить на стадии предшествующей разрушение структуры. Отсутствие единой системы оценки не позволяет объективно сравнивать эффективность различных технологических решений по реализации технологии самовосстановления, а также производить оценку влияния управляющих рецептурно-технологических факторов на процесс самовосстановления и его результат, что затрудняет развитие и усовершенствование существующих технических решений, и разработку новых более эффективных. При этом отсутствие научно обоснованных положений не позволяет дать определение понятию самовосстановления и описать в терминах материаловедения принцип проявления этого явления в термопластичных материалах для дорожного строительства, что затрудняет формулирование условий для реализации функции самовосстановления и определение эффективных способов реализации в выбранной области исследования Научная новизна Реализация поисковых исследований в рамках проекта позволит получить научно обоснованные положения о явлении самовосстановления, условиях для реализации функции самовосстановления термопластичных композитов для дорожного строительства и определение эффективных способов реализации в выбранной области исследования, а именно: – обосновать термин самовосстановление и предложить теоретическое описание этого явления в терминах материаловедения; – выявить показатели свойств композитов с термопластичной матрицей для дорожного строительства, позволяющих оценить эффект от самовосстановления; – разработать репрезентативную методику для определения показателей свойств композитов с термопластичной матрицей для дорожного строительства, позволяющих оценить эффект от самовосстановления; – установить зависимости влияния остаточной прочности после физико-механических испытаний композитов с термопластичной матрицей для дорожного строительства на эффект самовосстановления; – установить зависимость собственного потенциала к самовосстановлению композитов с термопластичной матрицей для дорожного строительства от рецептурно-технологических факторов; – определить граничные условия параметров структуры композитов с термопластичной матрицей для дорожного строительства, для которых может быть реализована технология самовосстановления с использованием инкапсулированного модификатора; – определить параметры дефектов или структурных преобразований композитов с термопластичной матрицей для дорожного строительства, возникающих при эксплуатации, на которые может оказать воздействие инкапсулированный модификатор.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---