Композиційні матеріали

Вплив розміру частинок неорганічної складової на реологічні властивості композиційних матеріалів гідроксиапатит/хітозан

2026-04-20T21:29:35+03:00

Робота присвячена дослідженню реологічних властивостей композиційних матеріалів гідроксиапатит/хітозан (вміст хітозану 30%) в залежності від розміру неорганічної складової. Встановлено, що незалежно від розміру наночастинок неорганічної складової, композити проявляють тиксотропну поведінку. Збільшення розміру частинок гідроксиапатиту від 9 до 40 нм сприяють збільшення в’язкості і зниження ступеня тиксотропії біокомпозитів.

Вплив хімічних добавок на процес спінювання та формування структури піноскла

2026-04-07T14:00:37+03:00

Дослідження присвячене вивченню механізмів впливу технологічних добавок на формування комірчастої структури піноскла. Проаналізовано зміну морфології пор та щільності зразків при введенні 13 хімічних модифікаторів. Визначено закономірності формування пористої структури піноскла залежно від фазового складу модифікуючих добавок, що дозволяє керувати процесами газоутворення в силікатних системах Отримані результати є науковим підґрунтям для розробки ресурсозберігаючої технології високоякісного піноскла з прогнозованими експлуатаційними властивостями на основі склобою листового скла та отриманню конкурентоспроможного матеріалу.

Гетерофазні діелектричні керамічні матеріали

2026-04-16T18:06:36+03:00

Метою роботи є термодинамічне дослідження системи BaO–ZrO₂–TiO₂, встановлення особливостей її субсолідусної будови в різних температурних інтервалах та визначення термодинамічно стабільних фазових співвідношень для прогнозування складу мікрохвильових діелектричних матеріалів. Проведено тріангуляцію системи за результатами розрахунків змін енергії Гіббса для твердофазних реакцій обміну в трьох температурних інтервалах, що дало змогу встановити коноди та елементарні трикутники найбільш стабільних дво- і трифазних комбінацій сполук. Показано, що фазові співвідношення в системі залежать від температури та визначають особливості її субсолідусної будови в концентраційній області, обмеженій сполуками TiO₂, BaTi₄O₉, BaTi₂O₅, BaZrO₃, ZrO₂ і ZrTiO₄. Отримані результати можуть бути використані для прогнозування фазового складу та розроблення мікрохвильових діелектричних керамік із регульованими електрофізичними властивостями.

Дослідження впливу типу скла на стабільність шлікерів для отримання високопористої склокераміки на основі біогенного гідроксиапатиту та скла для інженерії кісткової тканини

2026-04-20T21:26:43+03:00

Робота присвячена дослідженню стабільності шлікерів протягом доби методом багаторазового розсіювання світла для отримання високопористої склокераміки на основі біогенного гідроксиапатиту в залежності від типу (складу) скла, а саме SiO₂-Na₂O-В₂O₃, SiO₂-Na₂O-CaO та SiO₂-Na₂O-CaO з додаванням 0.3% фтору. Встановлено, що шлікер, до складу якого входить найтрійборосилікатне скло, є більш стабільним у порівнянні зі шлікером, що містить фосфатне скло. Крім того, показано, що додавання фтору до складу скла сприяє кращій стабільності шлікера у порівнянні з іншими складами.

Закономірності фазоутворення в системі ZRO2–TIO2 для мікрохвильової діелектричної кераміки

2026-04-16T18:04:39+03:00

Метою роботи було дослідження особливості фазоутворення матеріалів системи ZrO₂ – TiO₂ залежно від складу та умов термічної обробки, зокрема, при швидкісному випалі до 1300 °С. Встановлено формування метастабільних фаз на основі ZrTiO₄, які суттєво впливають на електрофізичні властивості матеріалів і визначають їх придатність для використання в мікрохвильових керамічних діелектриках. Показано, що керування складом і режимами синтезу дозволяє цілеспрямовано формувати структуру та властивості матеріалів для застосування у сучасних бездротових технологіях.

Особливості спікання та фізико-механічні властивості біокераміки на основі біогенного гідроксиапатиту та оксиду цирконію

2026-04-20T21:30:26+03:00

Робота присвячена дослідженню особливостей спікання та фізико-механічних властивостей біокераміки на основі біогенного гідроксиапатиту та оксиду цирконію з різним співвідношенням компонентів (100/0, 75/25, 50/50, 25/75, 0/100), отриманої при 1000 °С. Встановлено суттєвий вплив складу на усадку біокераміки, яка зростає зі збільшенням вмісту оксиду цирконію. Показана ізотропність лінійної усадки зразків. Загальна пористість біокераміки на основі біогенного гідроксиапатиту та оксиду цирконію становить 32-34%, не змінюється при спіканні і не залежить від складу. При цьому механічні властивості (міцність на стиск, розтяг та модуль Юнга) в 2-3 рази перевищують властивості чистого біогенного гідроксиапатиту та оксиду цирконію і є співставними з природною кісткою, що робить їх перспективними для медичного застосування.

Покращення механічних властивостей керамічної плитки з використанням водорозчинних полімерів компанії Lamberti

2026-04-16T18:11:34+03:00

Метою роботи є дослідження впливу водорозчинних полімерів (пластифікаторів) виробництва компанії Lamberti (Італія) на характеристики шлікеру та фізико-механічні властивості керамічної плитки. У ході дослідження було оптимізовано склад вихідного шлікеру шляхом введення добавок PL 1185 та PL 10130, що дозволило підвищити його реологічну стабільність та покращити фізико-механічні властивості керамічного черепка. Практична цінність отриманих результатів полягає в можливості зменшення товщини керамічної плитки з 10 мм до 8 мм, що знижує витрати сировини та собівартість готової продукції без втрати її якісних характеристик.

Сферично гранульовані пористі керамічні матеріали на основі природних алюмосилікатів

2026-04-19T23:53:07+03:00

У роботі представлено розширений огляд сучасних методів синтезу та термічної стабілізації сферичної пористої кераміки на основі природних глинистих мінералів (каолініту, монтморилоніту). Детально розглянуто механізми іонотропного гелеутворення з використанням альгінату натрію як тимчасового зв’язуючого, а також вплив реологічних параметрів шлікеру на морфологію гранул. Проаналізовано фазові перетворення у глинистих матрицях при швидкісному випалі у киплячому шарі, зокрема умови формування мулітової фази. Оцінено ефективність отриманих матеріалів у процесах адсорбційного очищення води від важких металів та їхній потенціал як носіїв для промислових каталізаторів.

Computational modeling of electrochemical corrosion behavior in bifractional superhydrophobic composite coatings

2026-04-17T14:20:46+03:00

A fully coupled multi-physics finite element model was developed to investigate the electrochemical corrosion mechanisms of bifractional superhydrophobic composite coatings on aluminum substrates. The model integrates Butler-Volmer electrochemical kinetics, Nernst-Planck ion transport, and porous media theory to simulate corrosion initiation and propagation. Validation against experimental polarization data demonstrated that the model successfully reproduces corrosion current densities with high fidelity (within 10% deviation). Results reveal that optimal corrosion protection arises from a synergistic effect: a 3.2-fold increase in solution resistance due to tortuous ion diffusion pathways and a 5.8-fold increase in charge transfer resistance from silane passivation. The validated computational framework provides a mechanistic tool for the rational design of durable superhydrophobic coatings.

Effect of copper- and calcium-based hydroxyapatite additives on femtosecond laser ablation of CFRP

2026-04-17T13:49:53+03:00

This study investigates the effect of copper- and calcium-based hydroxyapatite additives in the epoxy matrix on the femtosecond laser ablation behavior of carbon fiber-reinforced polymers. Single-layer CFRP laminates containing 1 and 5 wt. % of hydroxyapatite modifiers were prepared and processed using a 1030 nm, 200 fs laser, while ablation efficiency and surface quality were evaluated by optical profilometry. The best performance was achieved for the Cu-based additive system, which showed maximum ablation efficiency at 10.9–11.4 J/cm² and a higher ablation depth of 31.8 μm compared with 23.8 μm for the unmodified composite. The results demonstrate that hydroxyapatite-modified CFRP is promising for precision laser cutting and milling of functional composite parts with low thermal damage and good dimensional quality.

Effect of red mud particle size distribution on elongation at break of composites based on acrylic dispersion

2026-04-16T18:15:32+03:00

The aim of this work is to determine the effect of red mud particle size distribution on the elongation at break of composites based on Policril 590 acrylic dispersion. A series of compositions with the same filler content, namely 50 wt. % of the dry residue of the dispersion, was studied for different red mud fractions. In addition, a sample without fraction separation and a control sample of the unfilled dispersion were investigated for comparison. It was found that the pure dispersion is characterized by the maximum elongation at break of 728.6 %, whereas for the filled composites this value is 150.0–500.0 %. The obtained results can be used to select the optimal red mud particle size distribution for filled latex composites.

Evolution of microdefects in polylactide coatings under ultraviolet exposure

2026-04-17T16:42:45+03:00

This work investigates the evolution of microdefects in polylactide (PLA) coatings under ultraviolet exposure. UV-induced photooxidation leads to increased surface polarity, enhanced wettability, and formation of a low-molecular-weight phase. Scanning electron microscopy reveals the development of microcracks associated with shrinkage and originating in regions of residual stress. The results highlight the relationship between processing-induced heterogeneities and defect formation in PLA coatings.

Reinforcement of polymer pipes with longitudinal fibers

2026-04-07T17:21:41+03:00

The aim of the study is to evaluate the influence of the spatial arrangement and volumetric content of continuous longitudinal fibers in the wall of polymer composite pipes on their strength characteristics compared to a 6061-T6 aluminum pipe. It is shown that the central arrangement of the reinforced layer with a fiber content of 70–80 % (vol.), primarily when using carbon fibers, provides an optimal safety factor and displacement, and the use of a reinforced polymer pipe allows increasing the safety margin up to 230 % compared to the base aluminum pipe. The obtained dependencies allow for a justified choice of the composite layer configuration when designing reinforced pipes for a given operating pressure.

Systematic analysis of slips performance against rapid contamination: current trends, limitations, and research gaps

2026-04-16T18:18:06+03:00

This study presents a systematic analysis of SLIPS (slippery liquid-infused porous surfaces) as a versatile strategy for mitigating rapid contamination relevant to protective films and coatings. Contaminants are classified into key groups, and a literature screening based on keyword co-occurrence (ScienceDirect) is used to evaluate research trends. The results show a growing number of publications, with a strong focus on liquid repellency, corrosion resistance, and antifouling. However, particle contamination and mixed scenarios remain underexplored. The lack of systematic studies across liquids with controlled properties further highlights existing research gaps.

Використання ізоціанатових полімерів в цинкнаповненних покриттях

2026-04-19T22:59:00+03:00

Проведено порівняльну характеристику сучасних композиційних цинкнаповнених полімерних матеріалів, які використовуються для захисту від корозії металоконструкцій об’єктів гідроенергетичного комплексу, щодо їх ефективності за різних умов експлуатації (атмосферні, постійного занурення та змінного змочування). За результатами порівняльного аналізу комплексних досліджень фізико-механічних та електрохімічних властивостей систем визначено, що наявність в складі покриття серед іншого ізоціанатових полімерів значно покращує захисні властивості для всіх умов експлуатації.

Використання целюлозних волокон як наповнювачів у полімерних композиційних матеріалах та біоосновних покриттях

2026-04-16T16:19:52+03:00

Метою роботи є отримання та оцінка ефективності застосування целюлозних волокон з відновлювальних джерел та аграрних відходів як армуючих наповнювачів у полімерних композиційних матеріалах і біоосновних воднодисперсійних покриттях. Досліджено композиційні матеріали на основі полілактиду (PLA), армовані целюлозними волокнами, одержаними з аграрних відходів (шкаралупи кокосу та стебел кукурудзи). Підтверджено потенціал перетворення аграрних відходів у високоефективні функціональні наповнювачі для біоосновних покриттів на основі PLA, що забезпечує перспективи їх практичного застосування у створенні екологічно безпечних матеріалів нового покоління. Практична цінність роботи полягає у створенні екологічно безпечних полімерних композитів.

Вплив гідрофобізації на екологічні наповнювачі у полілактидній матриці

2026-04-22T21:42:29+03:00

У праці вивчено дію силанової гідрофобізації на властивості рослинних наповнювачів (стебла кукурудзи та шкаралупи кокоса) у водно-дисперсійній полілактидній матриці. За допомогою механічного подрібнення, хімічної обробки та модифікації здобуто волокнисті наповнювачі зі зниженою поверхневою енергією. Визначення гоніометрії засвідчили досягнення стану Кассі–Бакстера, що забезпечило високу водовідштовхувальну властивість покриттів.

Вплив способу реплікації на точність відтворення мікротекстур і змочуваність полімерних поверхонь

2026-04-22T12:48:48+03:00

Метою роботи є встановлення впливу способу реплікації та властивостей полімерів на точність відтворення мікротекстур і гідрофобність поверхонь. Формування мікротекстурованих полімерних поверхонь здійснювали методами лиття з розчину, реактивного формування та термопресування з використанням полікарбонату, полідиметилсилоксану та поліетилену. Встановлено, що розчинний метод із використанням полікарбонату забезпечує найвищу точність відтворення дрібних елементів, тоді як текстурування поліетилену та полідиметилсилоксану приводить до зростання кута змочування водою до 138–140°. Отримані результати є перспективними для розробки водовідштовхувальних покриттів і функціональних мікротекстурованих поверхонь.

Вплив умов синтезу на властивості гідролізатів тетраетоксисиланів

2026-03-19T20:13:32+02:00

Метою цієї оглядової роботи є систематизація і аналіз літературних даних, щодо впливу ключових параметрів синтезу на стабільність гідролізатів ТЕОС у золь-гель процесі. Висвітлено вплив рН, співвідношення H₂O/TEOС, розчинника та температури на кінетику, структуру золів та властивості кінцевих матеріалів. Робота є корисною для розробки поліфункціональних матеріалів на основі гідролізатів тетраетоксисиланів.

Гуанідинієві полімери та їх стійкість до біодеструкції

2026-04-16T18:12:24+03:00

Основною метою даної роботи був синтез гуанідинієвих полімерів та оцінка їх стійкості до біодеструкції під дією вуглеводнеокиснювальних бактерій (ВОБ). Досліджено гуанідинвмісні полімери та сітчастий композит на їх основі. Встановлено, що за присутності поліетергуанідинуретану, модифікованого гуанідиновим олігомером, кількість бактерій упродовж 90 діб була на 2–4 порядки меншою, ніж без модифікатора. Синтезовані полімери є перспективними для захисту різних конструкцій від біопошкоджень.

Залежність водовідштовхувальних властивостей плівок целюлози від гранулометричного складу та ступеня гідрофобізації

2026-04-07T17:32:15+03:00

У роботі досліджено вплив природи целюлози, її гранулометричного складу та вмісту гідрофобізатора на водовідштовхувальні властивості целюлозних плівок. Плівки отримували з водних систем на основі нерозчинної та розчинної целюлози з подальшим визначенням кута змочування водою. Встановлено, що найвищий кут змочування, 139,7°, характерний для системи на основі TECHNOCEL 2500-1 при вмісті Rucosil B-HA 2 мас. %, що свідчить про перспективність використання цієї комбінації в екологічних гідрофобних покриттях.

Перспективи застосування полімерних волокнистих матеріалів у технологіях адитивного виробництва

2026-04-19T22:24:11+03:00

Робота має оглядовий характер і спрямована на систематизацію літературних даних щодо застосування полімерних волокнистих композитів у технологіях адитивного виробництва. На основі аналізу сучасних публікацій виявлено, що введення вуглецевих волокон у полімерну матрицю збільшує модуль пружності в 1,5–3 рази та підвищує міцність на розрив до 40–80%, але нерівномірний розподіл волокон при пошаровому формуванні є чинником анізотропії механічних властивостей. Ключовими технологічними параметрами є температура екструзії, швидкість друку та орієнтація шарів. Досліджено перспективність використання мультиматеріальних і функціонально-градієнтних систем для задоволення потреб авіаційної, автомобільної та оборонної промисловості.

Прогнозування сумісності субстрат-інфузат

2026-04-16T18:14:01+03:00

У роботі досліджено рідинно-інфузовані поверхні (РІП) на поліетиленовій підкладці та проаналізовано вплив мастильних рідин на їх ефективність. Використовуючи відомі теоретичні співвідношення та параметри розтікання, оцінено стабільність та здатність мастильного шару інкапсулювати воду. Показано, що ПДМС забезпечує найкращі умови для формування стабільних РІП завдяки оптимальному змочуванню субстрату та низькому тертю на межі «мастило–повітря». Вазелінове масло та сквалан виявляються менш ефективними, що підкреслює важливість текстурування поверхні для підвищення стійкості системи. Результати роботи дозволяють прогнозувати ефективність «субстрат–інфузат» та визначати критерії вибору мастильних рідин для створення функціональних поверхонь із високою ковзкістю та антиадгезійними властивостями.

Взаємозв'язок параметрів пористості та кінетики корозії армуючого компоненту

2026-04-16T16:26:10+03:00

У статті представлені результати дослідження залежності швидкості деструкції скляних армуючих волокон від дії агресивних новоутворень твердіючого неорганічного в’яжучого. Метою дослідження є встановлення залежності інтенсивності процесів корозії мінерального армуючого компоненту від параметрів пористості склоцементних композиційних матеріалів. За результатами роботи встановлена залежність швидкості зменшення міцності композицій на розтяг при згині композицій на основі портландського та лужного цементів від показника середнього розміру відкритих капілярних пор.

Вплив характеристик функціональних мінеральних наповнювачів на порову структури та морозостійкість розчинів на цементному вʼяжучому

2026-04-16T15:58:53+03:00

Робота має оглядовий характер та спрямована на аналіз та узагальнення інформації про актуальні дослідження впливу фізико-хімічних характеристик та гранулометричних параметрів мінеральних функціональних наповнювачів природного походження (пісок та вапняк) так і різноманітних наповнювачів техногенного походження на формування порової структури та морозостійкість та, як наслідок, довговічність і збереження заданих експлуатаційних характеристик матеріалів. Враховуючи кліматичні умови в яких знаходиться територія України, значна частина будівельних конструкцій експлуатується в умовах циклічних температурних коливань і підвищеної вологості, що робить актуальним покращення відповідних параметрів.

Методологія дослідження сульфатостійкості бетонів

2026-04-19T22:26:05+03:00

Метою роботи є аналіз методологій оцінки стійкості бетонів до сульфатної та мікробіологічно індукованої корозії (MIC). На основі огляду міжнародних стандартів (ASTM, EN) та інноваційних підходів (pH-stat титрування) доведено обмеженість класичних методів статичного занурення у відтворенні реальної кінетики деградації матеріалів. Обґрунтовано перехід до динамічного моделювання середовища як основи для комплексних протоколів тестування, що забезпечують об’єктивне прогнозування довговічності цементних композитів.

Ресурсозберігаюча технологія отримання гідравлічного вапна

2026-04-07T14:02:56+03:00

Розглянуто напрямки ресурсозбереження в виробництві мінерального в’яжучого матеріалу – вапна шляхом використання відходів промисловості як вихідної сировини. На основі комп^’ютерних розрахунків визначено кількісні співвідношення природного карбонатного та техногенного компонентів у відповідності до значень гідравлічного модуля та активності вапна.

Температуростійкі розчини для анкерування

2026-04-16T18:17:05+03:00

Запропоновано отримання розчинів для анкерування при використанні цементних систем на основі портландцементу шляхом максимальної заміни частини клінкеру добавкою гранульованого доменного шлаку при лужній активації рідинним склом. Визначені підходи щодо регулювання міцності і власних деформацій розчинів. Розроблені розчини для анкерування характеризуються високою ранньою міцністю на стиск ≥ 10 МПа через 6 годин тверднення і ≥ 20 МПа через 1 добу, розширення 2,35 мм/м, міцністю на виривання ≥ 100 МПа і підвищеною стійкістю до високотемпературного навантаження.

Техногенна сировина для отримання цементного клінкеру

2026-04-07T14:42:57+03:00

У роботі розглянуто можливість часткової заміни природної сировини техногенними відходами під час отримання цементного клінкеру. Досліджено сировинні композиції на основі крейди та глини родовищ Рівненської області, золи виносу Бурштинської ТЕС та шлаку ПАТ «Запорізький завод феросплавів», склад яких розраховано з використанням комп’ютерної програми «Клінкер». Показано, що введення золи виносу та феросплавного шлаку впливає на хімічний склад, модульні характеристики та швидкість тужавлення матеріалу після випалу за температури 1400 °С. Встановлено, що композиція 11D має раціональніші показники та відповідає характеристикам нормальнотужавіючого в’яжучого матеріалу.

Хіміко-мінералогічна характеристика відходів руйнувань як мінерального компонента цементних композицій

2026-04-07T17:27:38+03:00

У роботі досліджено можливість використання відходів руйнувань як мінеральної складової цементних композицій. Мета дослідження – встановлення хімічного та мінералогічного складу відходів руйнувань із різних регіонів України та оцінка можливості їх використання у порівнянні з традиційними мінеральними добавками. Проведено їх рентгенофлуоресцентний (XRF) та рентгенофазовий аналіз (XRD), та визначення міцності при стиску композицій із частковим заміщенням цементу в цементно-піщаному розчині. Виявлено високий вміст SiO₂, переважання кварцу у фазовому складі та задовільні показники міцності цементних систем з використанням досліджуваних відходів. Отримані дані є підтвердженням доцільності їх використання як мінерального наповнювача і часткового заміщення цементу в будівельних розчинах та бетонних сумішах.