Полимерные композиты – это эффективные и инновационные материалы, сочетающие в себе преимущества как минеральных наполнителей (таких как частицы, волокна и др.), так и матриц органических полимеров. Особенно они актуальны для современной полимерной инженерии, поскольку все меньше и меньше новых синтетических полимеров переходит от лабораторных разработок на уровень промышленного производства.

«Advanced Industrial and Engineering Polymer Research» (AIEPR) – международный академический журнал, предназначенный, главным образом, для научных и промышленных исследователей различных исследований и практического использования полимеров, которые служат связующим звеном между двумя группами. Полимерные композиты были выбраны в качестве главной темы, что соответствует замыслу редакционной коллегии, то есть продвигает положительные комбинированные перекрестные эффекты различных знаний или материалов.

Здесь мы собрали работы всемирно известных ученых с разными точками зрения. Редакция старается охватить как можно больше интересных тем в одном месте. Читатели могут соответствующим образом узнать о новейших технологиях и тенденциях развития в этой области.

Как правило, свойства полимерной матрицы сильно влияют на пригодность к обработке и комплексные характеристики композитных материалов. При любых изменениях типа матрицы возникнет новое семейство полимерных композитов. В обзорной статье, написанной Каргер-Кочишем и Сибикиным, систематически обсуждаются синтез, модификация и производство полимеров на основе лактама и их композитов. Этот вид высокопроизводительного композита и связанные с ним технологии обработки, как ожидается, будут иметь множество применений.

Граничная поверхность композитов является еще одной важной темой в научных кругах и промышленности. Медер с коллегами сравнили влияние геометрических и физических факторов, а также влияние анализа данных на межфазные свойства армированной волокнами эпоксидной смолы и нейлона 66 соответственно; они успешно нашли наиболее надежный количественный метод межфазного взаимодействия, заложив основу для точной характеристики будущих исследований. С точки зрения термопластичных композитов межфазная кристаллизация, то есть транскристаллизация, тесно связана с ее механической прочностью; с другой стороны, это становится полезным параметром для настройки свойств. Научная группа Года сообщила о взаимосвязи между  транскристаллическим слоем и пределом прочности при растяжении в литье под давлением пеньки / полиамида, которая показала более значительное усиление композита по сравнению с термической обработкой. В то же время Макнейли с товарищами изучили проблему изотермической и неизотермической кинетики кристаллизации; результаты их исследований полипропилена с наноразмерными углеродными трубами показали, что поведение роста кристаллов может иметь прямую связь с оптимизацией технологических процессов.

С тех пор, как Тойота изобрела гибрид найлона-6 / глины в 1985 году, люди стали уделять все больше внимания полимерным нанокомпозитам. Однако более чем 30-летние исследования показали, что неорганические наноструктурные материалы трудно диспергировать в матрице из органического полимера с использованием существующей технологии. При данных условиях Факиров предложил концепцию «преобразование, а не дополнение»; в своей обзорной статье он описал два типа полимерных нанокомпозитов, а именно: нановолоконный полимер-полимерный композит и нановолоконный моно полимерный композит. Это представляет собой отличный пример разных способов мышления.

Помимо механических свойств, функциональность также является важной проблемой полимерных композитов. Фридрих всесторонне рассмотрел традиционное использование полимерных фрикционных компонентов и последние достижения в предоставлении полимерным композитам большей функциональности (например, проводимости и самовосстановления) в трибологических применениях. Помимо этого, статья также содержит методы изготовления добавок для полимерных компонентов, применяемых от трения и износа, а также композицию полимерных композиционных материалов, где трение осуществляется при низкой температуре. С другой стороны, Чунг предлагает общий обзор термоэлектрических полимерных композитов, которые могут применяться в качестве материалов для энергетических материалов; ее внимание сосредоточено на составе, структуре и методах приготовления неструктурированных и структурных композитов, которые необходимы для преобразования тепловой энергии в электрическую энергию.

В статье Сан и других исследователей были изучены стратегии по улучшению диэлектрических свойств эпоксидных композитных материалов. Применяя различные наполнители (например, технический углерод, частицы капсида CB@TiO₂ и гибридные частицы CB-SiO₂) диэлектрические свойства эпоксидного композитного материала улучшаются благодаря межфазной поляризации или эффекту конденсатора микросхемы. Было обнаружено, что потеря межфазной поляризации, дипольной релаксации и проводимости являются причинами диэлектрических потерь композита.

И наконец, нельзя не отметить, что полимерные композитные материалы развиваются в направлении промышленных интеллектуальных материалов следующего поколения. Команда Мишо подвела итоги текущих применений проводов из формосохраняющего сплава в высокоэффективных армированных волокном полимерных композитах. Они показали, что композиты сочетаются с улучшенным демпфирующим откликом, ударопрочностью, способностью к закрытию трещин и деформацией формы.

Прогресс в разработке полимерных композитных материалов изменяется с каждым днем, но в этой статье освещены только некоторые текущие события в данной сфере; полагаю, что в ближайшее время будут представлены более интересные результаты.

Наконец, позвольте воспользоваться этой возможностью, чтобы выразить нашу искреннюю благодарность всем авторам и коллегам, которые согласились ознакомиться с рукописью. Мы выражаем благодарность авторам за предоставление высококачественных материалов для первого номера издания AIEPR. Спасибо рецензентам, которые провели тщательную проверку статей. Благодаря их тяжелой работе и поддержке первый номер AIEPR был успешно выпущен.

Также мы выражаем особую благодарность господину Юаню Чжимину, председателю совета директоров Цзиньфа Текноллоджи, за его активную подготовку и постоянную поддержку журнала.

Множество различных полимеров полимеров и полимерных композитных материалов могут применяться в инженерных целях, где трение и износ являются основными вопросами. В данной статье кратко описывается: (а) важность трибологии полимеров, (b) особые принципы конструирования полимерных композитов для уменьшения трения и износа гладких металлических образцов при скольжении, (c) синергетический эффект наночастиц с традиционными наполнителями и волокнами для получения лучших показателей трения. В этой статье, основываясь на данных ключевых аспектах, рассмотрено традиционное использование полимерных фрикционных компонентов в машиностроении и автомобилестроении, в том числе движущихся компонентов в ткацких станках, втулки с намоткой накала для жестких условий, клетки для высокоточных шарикоподшипников в стоматологических турбинах и гибридные втулки в насосах для впрыска дизельного топлива. В следующей главе, посвященной специальной разработке фрикционных компонентов, изложены (а) методы реализации проводимости полимерных подшипников, (б) повышения потенциала самосмазывания и самовосстановления путем добавления микрокапсул в полимерную матрицу, (c) современные методы производства добавок для полимерных деталей, используемых от трения и износа, (d) применение и характеристики высокотемпературного полимерного покрытия, а также (e) состав и использование полимерных композиционных материалов при трении в криогенных условиях.

В данной обзорной статье была исследована причина большой разницы между теоретическими и экспериментальными результатами механических свойств полимерных нанокомпозитов; предполагается, что наиболее вероятной причиной является то, что мы едва ли имеем дело с реальными нанокомпозитными материалами, т. к. в композитах, которые были получены через смешивание полимерной матрицы с армированными наноразмерными материалами, армированные элементы представляют собой не отдельные наночастицы, а агрегаты, размер которых находится в диапазоне микрон. Это связано с тем, что на данный момент не существует эффективной технологии диспергирования наноматериалов в полимерной матрице; предложенное решение заключается в том, чтобы избежать стадии диспергирования в приготовлении соединения, подобно «концепции преобразования, а не дополнения». В этой статье описаны два реальных примера полимерных нанокомпозитов, в том числе нановолоконный полимерный композит и нановолоконный монополимерный композит.

В данной статье рассматриваются полимеры на основе лактама и родственные композиты, полученные путем анионной полимеризации с раскрытием кольца (AROP). В статье, посредством классификации академических и промышленных исследований, и охватывающей химическую (система инициатора и активатора) и in-situ полимеризацию возможностей модификации ε-капролактама (CL) и ω-лауриллактама (LL), систематически представляются и обсуждаются недавние и прошлые достижения в области анионных активированных лактамных полимеров. В статье особо подчеркивается промышленное применение AROP при производстве Cl и LL для PA6 и PA12 соответственно. Данная статья также исследует и подчеркивает результаты, полученные на основе методов подготовки и производства. Основываясь на последнем опросе, статья суммирует будущие тенденции развития и выдвигает возможные движущие факторы.

В этой статье рассмотрены термоэлектрические полимерные матричные композиты, включая неструктурные и конструкционные материалы. Конструкционные материалы - это композиты из непрерывного волокна, неструктурные материалы представляют собой композиты с прерывистым армированием и полимер-полимерные композитные материалы. В термоэлектрических конструкционных композитах используются усиленные непрерывные волокна для повышения электропроводности. Направленность непрерывных волокон позволяет регулировать термоэлектрические свойства во всех направлениях, особенно по толщине и направлениям волокон. Когда тонкий слой используется вместе с разными волокнами (с противоположной термоэлектрической мощностью), он способен обеспечить массив немодифицированных и сформированных межслойных граничных поверхностей; Они действуют как массив термоэлектрических спаев, основанные на термоэлектрическом поведении, контролируемом волокнами в направлении волокон каждого тонкого слоя. Изменяя наполнитель на межслойной поверхности, можно отрегулировать термоэлектрические характеристики наполнителя на всю толщину. Используя разнородные наполнители на межслойной поверхности, можно получить разнородные композиты с противоположными термоэлектрическими символами. Неструктурированные термоэлектрические композиты имеют большое значение ZT, которое зависит от состава, структуры и способа изготовления.

В данной статье рассмотрены новейшие технологии применения проволоки из сплава с памятью формы (SMA), используемой в высокоэффективном армированном волокном полимерном композите (FRP). На сегодняшний день был проведен ряд исследований в четырех основных областях повышения производительности SMA: (I) демпфирование и вибрационная реакция, где SMA интегрирован в композитные материалы в плоскости нейтральной оси или в виде поперечного шва; (II) удар, SMA интегрирован в нейтральную ось или в виде шва; (III) закрытие трещины, при котором SMA интегрируется в шовный материал перпендикулярно зазору; и (IV) деформация формы, где SMA интегрируется в композит в плоскости, но вдоль ненейтральной оси. В этой статье выделены основные параметры успешной интеграции SMA в FRP. Наконец, в статье оцениваются некоторые препятствия в применении SMA к FRP для создания интеллектуальной и эффективной композитной структуры, не нарушая пути ее обработки, структурные характеристики, вес и стоимость.