Реферат: Физика волокнистых материалов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановская государственная текстильная академия»

(ИГТА)


Кафедра физики и нанотехнологий






УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе


___________________В.В.Любимцев


«_____»___________________2011 г.










^ АННОТАЦИЯ ДИСЦИПЛИНЫ




Физика волокнистых материалов










Код, направление подготовки

152200 Наноинженерия










Профиль подготовки

Наноматериалы










Цикл, код

профессиональный (Б.3.кв.2)













Семестр(ы)

5













Квалификация (степень) выпускника

бакалавр













Форма обучения

очная










Факультет

индустрия моды















Иваново 2011

В результате изучения дисциплины Физика волокон

Обучающиеся должны:


знать:

- особенности структуры волокон на молекулярном, надмолекулярном и микроструктурном уровнях;

- возможности изменения характеристик структуры волокон посредством технологии их получения и различных воздействий;

- особенности физико-механических свойств волокон и зависимость их от структурной организации, а также дефектности;

- методы определения характеристик структуры и физико-механических свойств волокон;




уметь:

- оценивать возможность использования различных волокон для использования в быту, инженерии, при создании «умных» волокнистых нанокомпозитотов;

- определять характеристики структуры и физико-механических свойств волокон;

- прогнозировать способы модифицирования волокон для изменения технологически значимых и функциональных их свойств;

- обрабатывать на компьютере экспериментальные данные с использованием прикладных программ;

владеть:

- навыками расчета характеристик структуры и свойств волокон;

- методикой обработки результатов экспериментов и анализа комплекса данных по структуре и свойствам волокон;

- данными по влиянию температурно-влажностных факторов на характеристики свойств волокон и сведениями об общепринятом уровне этих факторов при проведении испытаний различных видов волокон.



Рабочей программой дисциплины предусмотрены следующие виды учебной работы:


Вид учебной работы

Всего часов /

зачетных единиц

Номер семестра

7

^ Аудиторные занятия (всего)

54/1,5

54

В том числе:







лекции

18

18

Лабораторные занятия

26

26

Семинарные занятия

10

10

^ Самостоятельная работа (всего)

90

90

В том числе:







Изучение теоретического материала, подготовка к лабораторным работам и оформление их

54

54

Подготовка к экзамену

36

36

Вид промежуточной аттестации - экзамен







Общая трудоемкость: часы

зачетные единицы

144

4

144

4



Дисциплина включает следующие разделы:


^ Тема 1. Структура волокон

Содержание:

Роль волокнистых материалов в разные периоды жизни людей. Соревнование ткачихи Арахны и Афродиты. Великий шелковый путь – это не только торговля, но и важнейший способ обмена научно-техническими достижениями в течение 1500 лет. Роль физики волокон в совершенствовании существующих материалов и технологий, а также в создании инновационных технологий.

Макромолекулы волокон, их характеристика. Виды макромолекул в целлюлозосодержащих, шелковых, шерстяных и неорганических волокнах. Жестко- и гибкоцепные макромолекулы. Внутримолекулярные термические движения участков цепи, конформации. Внутримолекулярные и межмолекулярные связи. Гибкость макромолекул.

Надмолекулярная структурная организация волокнообразующих полимеров и волокон. Модели волокон: мицеллярная, непрерывных структур, бахромчатых мицелл, фибриллярная, пачек и глобул.

Структура аморфных и кристаллических образований в волокнах: несовершенство кристаллов и возможная упорядоченность не только ближнего уровня в аморфных зонах.

Микроструктура волокон и их дефектность, капилляры и поры в волокнах.

Термофлуктуационные процессы в волокнах, релаксационные переходы и их классификация, температурно-частотные и гистерезисные явления. Термофлуктуационная природа структуры и свойств волокон.


^ Тема 2. Свойства волокон

Содержание:

Диэлектрические свойства полимеров: соотношения электростатики, поляризация волокон, рассеяние энергии при поляризации волокон, механизмы поляризации и диэлектрических потерь, температурно-частотная зависимость этих процессов. Практическое использование диэлектрометрии, полярные и неполярные волокнообразующие полимеры, электронная поляризация.

Механизмы проводимости волокон, электрическое старение, полимеры с собственной электропроводностью, волокнистые композиты с электропроводящими частицами. Применение электропроводящих полимеров.

Диамагнетизм волокон, уровень магнитной восприимчивости.

Прочностные свойства волокон: теоретическая прочность, структурная обусловленность характеристик прочности волокон, роль кристаллов и аморфных зон, температурная зависимость характеристик прочности, разрушение и прочностные свойства в хрупком состоянии, теория Гриффитса и механика разрушения, термофлуктуационная теория прочности волокон, долговечность, безопасное и критическое напряжения. Кинетическая концепция прочности волокон и современная механика разрушения, влияние внешних факторов на прочностные свойства волокон: теплопроводность аморфных и кристаллических зон, теплоемкость, тепловое расширение, производные характеристики теплофизических свойств. Взаимосвязь структурных особенностей и теплофизических свойств волокон.

Гигроскопические свойства: механизмы проникновения влаги в волокна и взаимодействия с различными структурными образованиями. Гигроскопичность волокон и их структура, теоретическое описание тепломассопереноса в волокнах. Гигроскопичность волокон и их технологичность.


^ Тема 3. Фрикционные свойства волокон

Содержание:

физическая природа трения между волокнами. Аналитическое определение силы тангенциального сопротивления при движении волокон. Влияние различных факторов на трение между волокнами: состояние поверхности, скорость скольжения, влажность. Фрикционные свойства волокон и текстильная технология.


^ Тема 4. Оптические свойства волокон

Содержание:

важнейшие оптические свойства волокон: преломление света, двойное лучепреломление, дихроизм, блеск, поглощение и рассеяние. Характеристики оптических свойств: показатели преломления и двулучепреломления, степень дихроизма, коэффициенты экстинкции, показатели отражения. Взаимосвязь структуры волокон с их оптическими свойствами.


^ Тема 5 Влияние различных воздействий на структуру и свойства волокон и использование их в качестве матрицы при создании нанокомпозитов.

Содержание:

изменение структуры и свойств волокон после традиционных технологических воздействий в текстильной промышленности. Влияние на структуру и свойства волокон различных физических воздействий: высокие и пониженные значения температуры, увлажнение, запаривание, низкотемпературная плазма, коронный разряд, лазерное излучение, акустические волны, -облучение, электростатическое, магнитное и электромагнитное поля. Структура и свойства волокон и возможности: создания принципиально новых технологий, а также систем управления процессами получения волокнистых продуктов с заданными свойствами.



Заведующий кафедрой

Изгородин А.К.







Преподаватель-разработчик

Изгородин А.К.