Doklady ChemistryDoklady ChemistryДоклады Российской академии наук. Химия, науки о материалах2686-95353034-5111The Russian Academy of Sciences68247910.31857/S2686953524060043BORSCFPHYSICAL CHEMISTRYФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯResearch ArticleDiffusion Model of Elastic Properties of Fiber Reinforced Plastic in Humidification ConditionsДиффузионная модель упругих свойств полимерных композиционных материалов во влажной средеLebedevV. P.ЛебедевМ. П.
Russian Federation

Corresponding Member of the RAS

Член-корреспондент РАН

startsev@iptpn.ysn.ruStartsevO. V.СтарцевО. В.
Russian Federation
startsev@iptpn.ysn.ruKornienkoG. V.КорниенкоГ. В.
Russian Federation
startsev@iptpn.ysn.ruLarionov Institute of Physical-Technical Problems of the North of Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesФИЦ “Якутский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук” Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова Сибирского отделения Российской академии наукNRC “Kurchatov Institute” – VIAMГеленджикский центр климатических испытаний ВИАМ им. Георгия Владимировича Акимова — НИЦ “Курчатовский институт”201220245191253104062025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/2686-9535/article/view/682479

In this paper, there is consideration of a model of the dependence of in-plane shear modulus of the carbon fiber reinforced plastics on the time spent in thermally humid conditions is considered. This study is based on the Academician V.M. Buznik’s ideas of the effect of molecular transformations in polymer matrix on their macroscopic properties. The moisture transfer kinetics and changes of the in-plane shear modulus of the carbon fiber reinforced plastics during drying and humidification at 60°C have been investigated. Fick’s second law was used to approximate the dependence of the shear modulus on time, because of the dependence of mechanical properties on moisture content, which is commonly modeling by this law.

Рассмотрена эмпирическая модель изменения модуля сдвига углепластика от времени пребывания во влажной среде при повышенной температуре (60°C). Исследована кинетика влагопереноса и изменения модуля сдвига в плоскости листа эпоксидного углепластика в режимах сушки и увлажнения при 60°C. Показано, что модуль сдвига материала изменяется закону диффузии Фика с постоянным коэффициентом эффективной диффузии.

carbon fiber reinforced plasticin-plane shear modulusdiffusionmoisture contentplasticization, modelingуглепластикмодуль сдвигадиффузиявлагосодержаниемоделированиеРоссийский научный фондRussian Science Foundation24-19-00009Buznik V.M., Kablov E.N. // Her. Russ. Acad. Sci. 2017. V. 87. № 5. P. 397–408. https://doi.org/10.1134/S101933161705001XБузник В.М., Каблов Е.Н. Арктическое материаловедение. Томск: Издательский дом Томского государственного университета, 2018. 44 с.Старцев В.О., Антипов В.В., Славин А.В., Горбовец М.А. // Авиационные материалы и технологии. 2023. № 2 (71). С. 122–144. https://doi.org/10.18577/2713-0193-2023-0-2-122-144Shvedkova A.K., Petrova A.P., Buznik V.M. // Polym. Sci. Ser. D. 2016. V. 9. № 2. P. 165–171. https://doi.org/10.1134/S1995421216020210Lebedev M.P., Startsev O.V. // Russ. Chem. Bull. 2023. V. 72. № 2. P. 553–565. https://doi.org/10.1007/s11172-023-3819-1Kablov E.N., Kirillov V.N., Startsev O.V., Krotov A.S. // Russ. Metall. 2012. V. 2012. № 4. P. 323–329. https://doi.org/10.1134/S0036029512040040Hussnain S.M., Shah S.Z.H., Megat-Yusoff P.S.M., Hussain M.Z. // Polym. Degrad. Stab. 2023. V. 215. № 1. P. 110452–110460. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2023.110452Shreepannaga, Vijaya Kini M., Pai D. // Mater. Today: Proc. 2022. V. 52. P. 689–696. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.10.084Ahmed F., Mhamdia R., Mohammed S.M.A.K., Benyahia F., Albedah A., Bouiadjra B.A.B. // Sci. Eng. Compos. Mater. 2024. V. 31. № 1. P. 20220235–20220246. https://doi.org/10.1515/secm-2022-0235Quino G., Tagarielli V.L., Petrinic N. // Compos. Sci. Technol. 2020. V. 199. P. 108316. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2020.108316Shetty K., Bojja R., Srihari S. // Adv. Compos. Lett. 2020. V. 29. P. 1–9. https://doi.org/10.1177/2633366x20926520Liu X., Su Q., Zhu J., Song X. // Polymers. 2023. V. 15. № 1. P. 2490–2509. https://doi.org/10.3390/polym15112490Yang S., Chu M., Chen F., Fu M., Lv Y., Xiao Z., Feng N., Song Y., Li J. // Front. Mater. 2022. V. 9. P. 862872–862886. https://doi.org/10.3389/fmats.2022.862872Levine H., Slade L. // Water Sci. Rev. 1988. V. 3. No. 1. P. 79–185. https://doi.org/10.1017/CBO9780511552083.002Nandagopal R.A., Boay C.G., Narasimalu S. // Compos. Struct. 2020. V. 236. P. 111876–111892. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2020.111876Gao C., Zhou C. // J. Mater. Sci. 2019. V. 54. № 11. P. 8289–8301. https://doi.org/10.1007/s10853-019-03399-7Bone J.E., Sims G.D., Maxwell A.S., Frenz S., Ogin S.L., Foreman C., Dorey R.A. // J. Compos. Mater. 2022. V. 56. № 14. P. 2189–2199. https://doi.org/10.1177/00219983221091465Crank J. The mathematics of diffusion. 2nd edn. Clarendon press, Oxford, 1975. 414 p.Куцевич К.Е., Дементьева Л.А., Лукина Н.Ф. // Труды ВИАМ. 2016. № 8 (44). С. 52–59. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2016-0-8-7-7Startsev O.V., Kornienko G.V., Gladkikh A.V., Gorbovets M.A. // Polym. Sci. Ser. D. 2024. V. 17. № 3. P. 606–614. https://doi.org/10.1134/S1995421224701041