сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Изменение свойств полиэфирэфиркетона и композитов на его основе под воздействием низких температур (обзор)
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-121-1-71-89
Аннотация
Настоящая работа посвящена обзору исследований, рассматривающих влияние низких и сверхнизких температур на свойства полиэфирэфиркетона (ПЭЭК) и композитов на его основе. В рассмотренных исследованиях описываются изменения физико-механических, термомеханических, термических и трибологических свойств ПЭЭК при низких температурах, а также влияние различных наполнителей на изменение этих свойств. В приведенных в настоящем обзоре работах анализируются возможности, перспективы и ограничения применения ПЭЭК в условиях постоянного или временного воздействия низких температур. Понимание тенденций, описанных в представленных исследованиях, может помочь при моделировании свойств различных композитов на основе ПЭЭК и проектировании изделий, предназначенных для применения при пониженных температурах.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена при поддержке гранта РНФ 23-79-00039 «Обоснование методологии комплексного модифицирования композиционных материалов для экстремальных условий эксплуатации на основе изучения фазово-структурных превращений под влиянием электрофизических воздействий различного частотного диапазона».
Об авторах
И. В. Злобина
ФГУП «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»;
Саратовский государственный технический университет им. Ю. А. Гагарина
Россия
Россия
канд. техн. наук, 123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1;
410054, Саратов, ул. Политехническая, д. 77
Д. С. Александрова
ФГУП «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Россия
Россия
123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1
А. С. Егоров
ФГУП «Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Россия
Россия
канд. хим. наук,
123182, Москва, пл. Академика Курчатова, д. 1
А. В. Анисимов
НИЦ «Курчатовский институт» – ЦНИИ КМ «Прометей»
Россия
Россия
д-р техн. наук,
191015, Санкт-Петербург, Шпалерная ул., 49
Список литературы
1. Review of composite materials and applications / M. Bhong et al. // Materials Today: Proceedings, 2023. doi: 10.1016/j.matpr.2023.10.026.
2. Structural, thermal, and mechanical characterisation of PEEK-based composites in cryogenic temperature / M. Nikonovich et al. // Polymer Testing. – 2023. – V. 125. – P. 108139, doi: 10.1016/j.polymertesting.2023.108139.
3. Domininghaus H., Haim J., Hyatt D. Plastics for Engineers: Materials, Properties, Applications. – Carl Hanser Verlag GmbH & Co, 1992. – 227 c.
4. Rae P. J., Brown E. N., Orler E. B. The mechanical properties of poly (ether-ether-ketone)(PEEK) with emphasis on the large compressive strain response // Polymer. – 2007. – V. 48, N 2. – P. 598–615. doi: 10.1016/j.polymer.2006.11.032.
5. Evaluating the potential of thermoplastic polymers for cryogenic sealing applications: strain rate and temperature effects / Z. Wang et al. // arXiv preprint arXiv: 2406.01165. – 2024.
6. El-Qoubaa Z., Othman R . Strain rate sensitivity of polyetheretherketone’s compressive yield stress at low and high temperatures // Mechanics of Materials. – 2016. – V. 95. – P. 15–27. DOI: 10.1016/j.mechmat.2015.12.008.
7. Mechanical and thermal expansion properties of glass fibers reinforced PEEK composites at cryogenic temperatures / X. X. Chu et al. // Cryogenics. – 2010. – V. 50. – N 2. – P. 84–88.
8. Low temperature effect on impact energy absorption capability of PEEK composites / Garcia-Gonzalez D. et al. // Composite Structures. – 2015. – V. 134. – P. 440–449. DOI: 10.1016/j.compstruct.2015.08.090.
9. Effect of cryogenic environments on failure of carbon fiber reinforced composites / J. Hohe et al. // Composites Science and Technology – 2021. – V. 212. – P. 108850. DOI: j.compscitech.2021.108850.
10. Cryogenic mechanical properties of CF/polymer composites for tanks of reusable rockets / T. Aoki et al. // Advanced composite materials. – 2001. – V. 10, N 4. – P. 349–356. DOI: 10.1163/156855101753415373.
11. Adams R. D., Gaitonde J. M. Low-temperature flexural dynamic measurements on PEEK, HTA and some of their carbon fibre composites // Composites science and technology. – 1993. – V. 47, N 3. – P. 271– 287. DOI: 10.1016/0266-3538(93)90036-G.
12. Zhang Z., Hartwig G. Low-temperature viscoelastic behavior of unidirectional carbon composites // Cryogenics. – 1998. – V. 38. – N 4. – P. 401–405. DOI: 10.1016/S0011-2275(98)00022-8.
13. Strain rate and temperature dependence of short/unidirectional carbon fibre PEEK hybrid composites / J. Pheysey et al. // Composites Part B: Engineering. – 2024. – V. 268. – P. 111080. DOI: 10.1016/j.compositesb.2023.111080.
14. Ahlborn K. Cryogenic mechanical response of carbon fibre reinforced plastics with thermoplastic matrices to quasi-static loads // Cryogenics. – 1991. – V. 31, N 4. – P. 252–256. DOI: 10.1016/0011-2275(91)90087-D.
15. Ahlborn K. Durability of carbon fibre reinforced plastics with thermoplastic matrices under cyclic mechanical and cyclic thermal loads at cryogenic temperatures // Cryogenics. – 1991. – V. 31, N 4. – P. 257–260, DOI: 10.1016/0011-2275(91)90088-E.
16. Nikonovich M., Ramalho A., Emami N. Effect of cryogenic aging and test-environment on the tribological and mechanical properties of PEEK composites // Tribology International. – 2024. – V. 194. – P. 109554. DOI: 10.1016/j.triboint.2024.109554.
17. Karger-Kocsis J., Friedrich K. Temperature and strain-rate effects on the fracture toughness of poly (ether ether ketone) and its short glass-fibre reinforced composite // Polymer. – 1986. – V. 27, N 11. – P. 1753–1760. DOI: 10.1016/0032-3861(86)90272-7.
18. Sasuga T., Hagiwara M . Mechanical relaxation of crystalline poly (aryl-ether-ether-ketone) (PEEK) and influence of electron beam irradiation // Polymer. – 1986. – V. 27, N 6. – P. 821–826. DOI 10.1016/0032-3861(86)90288-0.
19. Poly (ether ether ketone is processed through extrusion-machining and 3D printing: A comparative study on mechanical, thermal and fracture properties at ambient and cryogenic environments / L. Karthikeyan et al. // Journal of Elastomers & Plastics. – 2021. – V. 53, N 6. – P. 672–683. DOI: 10.1177/0095244320961830.
20. Wang Q., Zheng F., Wang T. Tribological properties of polymers PI, PTFE and PEEK at cryogenic temperature in vacuum // Cryogenics. – 2016. – V. 75. – P. 19–25. DOI: 10.1016/j.cryogenics.2016.01.001.
21. Friction and wear of carbon fibre filled polymer composites at room and low temperatures / G. Theiler et al. // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Entwicklung, Fertigung, Prüfung, Eigenschaften und Anwendungen technischer Werkstoffe. – 2004. – V. 35. – N 10–11. – P. 683–689. DOI: 10.1002/mawe.200400827.
22. Ptak A., Taciak P., Wieleba W. Effect of temperature on the tribological properties of selected thermoplastic materials cooperating with aluminium alloy // Materials. – 2021. – V. 14, N 23. – P. 7318. DOI: 10.3390/ma14237318.
23. Role of transfer film formation on the tribological properties of polymeric composite materials and spherical plain bearing at low temperatures / W. Cui et al. // Tribology International. – 2020. – V. 152. – P. 106569. DOI: 10.1016/j.triboint.2020.106569.
24. Thermal expansion of PEEK between 80 and 470K / G. J. Farrow et al. // Journal of materials science letters. – 1990. – V. 9. – P. 743–744. DOI: 10.1007/BF00721820.
25. Schwarz G., Krahn F., Hartwig G. Thermal expansion of carbon fibre composites with thermoplastic matrices // Cryogenics. – 1991. – V. 31, N 4. – P. 244–247. DOI: 10.1016/0011-2275(91)90085-B.
Рецензия
Для цитирования:
Злобина И.В., Александрова Д.С., Егоров А.С., Анисимов А.В. Изменение свойств полиэфирэфиркетона и композитов на его основе под воздействием низких температур (обзор). Вопросы материаловедения. 2025;(1(121)):71-89. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-121-1-71-89
For citation:
Zlobina I.V., Alexandrova D.S., Egorov A.S., Anisimov A.V. Changes in the properties of polyetheretherketone and composites based on it under the influence of low temperatures (review). Voprosy Materialovedeniya. 2025;(1(121)):71-89. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-121-1-71-89
Просмотров:
53
Послать статью по эл. почте 