Лазерный мир

Черкашина Н.И., Павленко В.И., Городов А.И., Рыжих Д.А., Форова Е.В. Влияние лазерной обработки на композитные пленки с нанодисперсным SiO2 // Нанотехнологии в строительстве. 2023. Т.15, № 2. С. 152–163. https://doi.org/10.15828/2075-8545-2023-15-2-152-163. – EDN: HWIKQS.

АННОТАЦИЯ: Введение. Исследование направлено на изучение влияния лазерной обработки на композитные пленки, полученные на основе полиимидных трековых (ядерных) мембран и наполненных нанодисперсным SiO2; на изменение их оптических и структурных свойств. Материалы и методы исследования.

Полиимидные трековые (ядерные) мембраны использовались в качестве полимерной матрицы. Диаметр треков 200 нм, толщина мембраны 25 мкм. Заполнение треков нанодисперсным SiO2 проводили путем гидролиза тетраэтоксисилана в присутствии трековых мембран.

Для модифицирования поверхности композитной пленки использовали иттербиевый импульсный волоконный лазер Minimarker 2-20 A4 PA.

Было изучено изменение микроскопии поверхности композитных пленок, их оптическая плотность, ИК-Фурье спектры и смачиваемость поверхности в зависимости от лазерной обработки.

Результаты и обсуждение. Установлена возможность создания композитной пленки на основе полиимидной трековой (ядерной) мембраны и нанодисперсного SiO2 путем гидролиза тетраэтоксисилана в присутствии мембраны. Методом энергодисперсионного анализа показано, что оксид кремния полностью заполнил объем пор трековой мембраны. Лазерное модифицирование поверхности композитного материала (композитной пленки) приводит к увеличению краевого угла смачивания от θ = 66,75 ± 1,55° до θ = 101,52 ± 3,03°.

Таким образом, материал приобретает гидрофобные свойства. Также модифицирование пленок лазером оказывает положительный эффект на коэффициент пропускания пленок, а именно данный коэффициент увеличивается. Наибольшие изменения наблюдаются в инфракрасной области излучения, средний прирост пропускания составляет +70,48%.

Заключение. Полученные результаты исследования представляют важное значение для понимания механизмов создания композитных пленок с улучшенными оптическими свойствами, что в дальнейшем может быть использовано для создания композитных пленок с заданными оптическими свойствами для различных областей применений.

В данном исследовании получена полимерная композитная пленка на основе трековой мембраны, которая заполнялась кремнеземом. А также исследована возможность повышения коэффициента пропускания и улучшения оптических характеристик композитной пленки путем модифицирования ее поверхности с использованием лазерной обработки. Известно, что модифицирование с использованием энергетического воздействия как ионизирующего излучения, так и лазерной обработки влияет на изменение свойств поверхности обрабатываемого материла и позволяет создавать материалы с заданными (регулируемыми) свойствами [36–41].

Видео по теме: Владимир Владимирович Путин наградил ученых за технологии для защиты космонавтов.

Церемония награждения лауреатов премии в области науки и инноваций для молодых ученых за 2024 года прошла в Кремле. Премию получила ведущий научный сотрудник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова Наталья Черкашина за разработку технологий для защиты космонавтов и их аппаратуры от космической радиации. В данном исследовании получена полимерная композитная пленка на основе трековой мембраны, которая заполнялась кремнеземом.

Для модифицирования поверхности композитной пленки ученые использовали иттербиевый импульсный волоконный лазер МиниМаркер 2-20 A4 PA (производитель ООО «Лазерный Центр», Россия). Параметры работы лазера представлены в табл. 2.

Для исследования воздействия лазера на образцы композитной пленки были подобраны 3 режима обработки с разными параметрами мощности.

Подобраны оптимальные режимы воздействия иттербиевого импульсного волоконного лазера и показана зависимость параметра мощности воздействия на свойства композитной пленки.

Также модифицирование пленок лазером оказывает положительный эффект на коэффициент пропускания пленок, который увеличивается.

Необходимо продолжать исследования для отработки иных режимов лазерного воздействия с целью изменения характеристик наполненной мембраны, что позволит расширить области ее применения.

Полное содержание на https://nanobuild.ru/ru_RU/journal/Nanobuild-2-2023/152-163.pdf