Значительная хрупкость и низкие характеристики сопротивления волновым нагрузкам, несмотря на высокую механическую прочность, обусловили недостаточно широкое промышленное применение эпоксидных смол. Использовано новое сочетание термопластичных и дисперсных нанонаполнителей в качестве модификатора для одновременного повышения прочности на разрыв и демпфирующих свойств нанокомпозита на эпоксидной основе при нагружении по первой и второй моде. Для получения трехкомпонентного нанокомпозита на эпоксидной основе используются ударопрочный полистирол в качестве термопластичной фазы и наночастицы из кремнезема в качестве дисперсной фазы. Для реализации дисперсионного механизма применяется метод перемешивания раствора для приготовления однородной смеси, обеспечивающий адекватное перемешивание на молекулярном уровне. Прочность на разрыв и демпфирующие свойства материала при его нагружении по первой и второй моде оценивали при проведении двух различных механических испытаний с целью достижения более высокой прочности и ударной вязкости без ухудшения требуемых механических свойств. При создании математических моделей для прогнозирования механического поведения нанокомпозита из эпоксидной смолы, ударопрочного полистирола и кремнезема как функции физических факторов используется центральный композиционный план. В качестве эффективных параметров исследовалось процентное содержание ударопрочного полистирола, кремнезема и эпоксидного отвердителя. На основе математических функций, полученных с помощью модели центрального композиционного плана, был использован генетический алгоритм, как одно из мощных средств оптимизации, для определения оптимальных значений механических свойств. Полученные результаты показывают, что сочетание наночастиц ударопрочного полистирола с кремнеземом значительно увеличивает предел прочности на разрыв и характеристики демпфирования эпоксидной смолы на 69, 42 и 91 % соответственно. Морфологию поверхностей разрушения изучали с помощью сканирующего электронного микроскопа.

Несмотря на то что эпоксидные смолы обладают высоким пределом прочности при растяжении, они хрупкие и характеризуются слабым сопротивлением развитию трещины. С целью улучшения механической прочности и вязкости разрушения эпоксидных нанокомпозитов в качестве модификатора использовали новый комбинированный термопластичный дисперсный нанонаполнитель. Полученный трехкомпонентный эпоксидный нанокомпозит содержит ударопрочный полистирол в виде термопластичных и кремнеземных наночастиц, представляющих его дисперсные фазы. Чтобы получить более высокие показатели прочности без воздействия на другие заданные механические показатели, проводили испытания на прочность при изгибе и сжатии и на ударную вязкость. Для представления математических моделей с целью прогнозирования механического поведения гибридного нанокомпозита в качестве функции физических факторов использовали центральный композиционный план. Исследовали содержание ударопрочного полистирола, кремнезема и упрочняющего элемента в нанокомпозите. На основе математических функций, полученных по модели центрального композиционного плана, для выведения оптимальных значений механических свойств использовали генетический алгоритм, являющийся одним из самых мощных средств оптимизации. Установлено, что сочетание наночастиц на основе ударопрочного полистирола и кремнезема значительно увеличивает сопротивление эпоксидной смолы сжатию и удару на 57 и 421 %. соответственно. При сопротивлении изгибу положительных изменений не наблюдается, удлинение при изгибном разрыве увеличивается до 144 %. С помощью энергодисперсионного рентгеновского излучения и сканирующей электронной микроскопии проведено исследование морфологии поверхности разрушения.

Оценено влияние 3-х независимых параметров (ориентация волокон, весовая доля наночастиц глинозема и кремнезема) на прочностные характеристики гибридного нанокомпозита эпоксидной смолы, армированной углепластиковыми волокнами, с нанодобавками глинозема и кремнезема при растяжении и изгибе. Для планирования экспериментов использовали ортогональный набор согласно методике Тагучи. Для оценки функции отклика было изготовлено и испытано 16 образцов при запланированных комбинациях вышеуказанных параметров. Выявлен обратный эффект влияния входных параметров на соответствующие отклики, причем полученные двухмерные графики показывают, что варьирование такими двумя параметрами, как ориентация волокон - доля наночастиц глинозема и ориентация волокон - доля наночастиц кремнезема, существенно влияет на прочностные характеристики при растяжении и изгибе, в то время как варьирование параметрами доля наночастиц кремнезема - доля наночастиц глинозема не оказывает значительного влияния на вышеуказанные характеристики. Полученные диаграммы напряжение-деформация показывают, что гибридные нанокомпозиты с различной ориентацией волокон имеют более высокие чностные характеристики при растяжении и изгибе, большие удлинения при разрушении и меньшие модули упругости, чем композиты из эпоксидной смолы как без нанодобавок, так и с нанодобавками глинозема или кремнезема.

Исследовано влияние наполнителя из полиуретановой пены на прочность и энергопоглощение ячеистых многослойных панелей при сжатии. Испытания на сжатие показывают, что несущая способность ячеистых многослойных панелей с наполнителем из полиуретановой пены выше, чем таковая таких панелей без наполнителя, либо образцов, состоящих только из полиуретановой пены. Эффективность энергопоглощения образцов с более высокой относительной плотностью ячеек (5,1 и 5,7 %) оказалась ниже, чем образцов без наполнителя при низких уровнях деформации сжатия, однако по достижении последней уровня 0,1 и выше имеет место ярко выраженный обратный эффект. При этом энергопоглощение образцов с меньшей относительной плотностью ячеек (4,43 %) выше, чем образцов без наполнителя.