В итоге получился полимер со слоистой структурой. Исследования показали, что материал обладает очень высоким коэффициентом теплового расширения. При низкой температуре (минус 173 градуса) слои плотно прижаты друг к другу, а при нагревании вещества до комнатной температуры его атомы начинают сильно колебаться и слои «отталкиваются» друг от друга.

Анализ полученных образцов показал, что их коэффициент теплового расширения составляет около 900 МК-1 — это значит, что линейный размер образца увеличивается на 900 миллионных долей (0,09%) при повышении температуры на один градус. Для большинства соединений этот показатель колеблется в районе нескольких десятков МК-1.

— Дмитрий Цымбаренко. Старший научный сотрудник лаборатории химического факультета МГУ.

При этом расширяется полимер только в одном направлении, а в перпендикулярном — сжимается, тоже с большим коэффициентом (до минус 430 МК-1). При охлаждении материала до минус 173 градусов он возвращается к первоначальному состоянию.

В перспективе, по словам специалистов, полимер может пригодиться в составе тепломеханических преобразователей — устройств, в которых тепловая энергия преобразуется в механическую работу, — а также в составе конденсаторов, емкость которых можно будет изменять с помощью температуры.

Работа выполнена на средства гранта Российского научного фонда (22-73-10089).

Больше новостей об энергетике читайте на сайте журнала Энергия+: https://e-plus.media/news/

В мире остро стоит проблема профилактики и лечения онкологических заболеваний, 25% которых приходится на челюстно-лицевую область. При этом новообразования верхней челюсти встречаются в три раза чаще, чем нижней. Их хирургическое лечение вызывает серьезные эстетические и функциональные нарушения. Для реабилитации таких пациентов используют сложные объемные конструкции, которые из-за своей тяжести ухудшают фиксацию и перегружают оставшиеся зубы. В связи с этим актуален поиск новых, более легких, но прочных материалов. Ученые Медицинского университета им. академика Е.А. Вагнера и ПНИПУ предложили использовать наноструктурный диоксид титана в качестве оригинального способа упрочнения полимерных материалов для конструирования съемных зубных протезов. Они эффективно восполняют дефекты утраченных тканей после операций, восстанавливая полноценную жизнь пациента.

Статья с результатами исследования опубликована в «Пермском медицинском журнале» 2023 года. На разработку протеза-обтуратора верхней челюсти выдан патент.

На развитие опухоли челюстно-лицевой области может повлиять ряд факторов, в том числе употребление табачных и наркотических средств. А на патологические изменения слизистой оболочки рта влияет даже злоупотребление очень холодной, горячей или острой пищи. Такое заболевание обычно требует комплексного специализированного лечения у специалистов. При этом после хирургического удаления опухоли 55% пациентов нуждаются в последующем постоянном ортопедическом лечении из-за образовавшихся дефектов в челюстно-лицевой области.

Чаще новообразование развивается на верхней челюсти, из-за чего после его удаления в некоторых случаях возникает сообщение между ротовой и носовой полостью. Это вызывает у пациентов проблемы с дыханием, речью и приемом пищи. Для их реабилитации применяют сложные конструкции зубо-челюстных протезов, которые содержат обтуратор, изолирующий полость рта от полости носа. Однако традиционные конструкции очень тяжелые, недостаточно хорошо фиксируются на сохраненных участках челюсти и перегружают оставшиеся зубы.

В последнее время в современной стоматологии особое внимание уделяется легким керамическим материалам на основе диоксида циркония. Спектр его возможностей для зубного протезирования уже достаточно хорошо изучен, в том числе доказано отличное влияние материала на регенерацию костной ткани.

– Успешное и эффективное применение в протезах диоксида циркония открывает нам также возможность использования в ортопедической стоматологии керамику на основе диоксида титана. Несмотря на то что эти материалы очень близки по своим свойствам, потенциал диоксида титана до конца не раскрыт. Его введение в состав полимерного материала для укрепления позволит увеличить прочность протеза на 30%, что доказывают проведенные нами биомеханические расчеты. Мы разработали и запатентовали модель протеза-обтуратора на верхнюю челюсть, который выполнен из полиамида, укрепленного наноразмерным диоксидом титана, – поделился кандидат физико-математических наук, доцент кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Владислав Никитин.

Ученые использовали именно термоинжекционный полиамид, так как он отличается рядом преимуществ: минимальной усадкой, высокой плотностью, небольшим удельным весом, что позволяет изготовить облегченную конструкцию зубо-челюстного протеза без металлических элементов.

– Экспериментально для улучшения прочностных характеристик полиамида на этапе термопрессования мы вводили в его состав наноразмерный порошок диоксида титана в качестве укрепляющего (армирующего) компонента. Чтобы рассчитать прочность разработанной конструкции, мы создали ее трехмерную модель и исследовали зубную и небную части протеза-обтуратора под различными функциональными нагрузками, – рассказывает доктор медицинских наук, профессор кафедры ортопедической стоматологии ПГМУ имени академика Е.А. Вагнера Оксана Шулятникова.

На базе Центра экспериментальной механики ПНИПУ ученые изучили механические свойства образцов. Рассматривались прочность материала на трехточечный изгиб и модуль упругости. Эти параметры позволяют учитывать вертикальные и горизонтальные силы, аналогичные развиваемым зубочелюстной системой при жевании.

Биомеханическое моделирование показало, что максимальные напряжения протеза располагаются на границе небной части и искусственных зубов. Укрепление материала диоксидом титана позволяет его снизить. Уровень максимальных напряжений находится в пределах показателей прочности и составляет 45,25 МПа.

Ученые отмечают, что в конструкцию можно установить опорно-удерживающие кламмера из того же полиамида – приспособления для крепления протезов на опорных зубах. Все это позволяет облегчить вес конструкции протеза и снижает возникающее напряжение. Тогда оно достигает 35 МПа, а деформации в области нагрузки равны 0,001. Это говорит о достаточной стабильности и хорошей фиксации протеза.

Исследование ученых ПНИПУ и Медицинского университета имени академика Е.А. Вагнера доказало, что протезы-обтураторы, укрепленные наноразмерным диоксидом титана, обладают необходимой прочностью и могут использоваться для эффективной реабилитации пациентов с дефектами челюстей. Это открывает новые возможности использования материала в практической деятельности ортопедов-стоматологов.

Полимер, из которого создают пластмассовые объекты разных форм и масштабов, обладает эластичностью и способен возвращаться к нужным формам после деформаций и воздействия высоких температур. Такой эффект памяти позволяет контролировать изменение материала при производстве, моделировать нужный вид изделия. Для этого важно собрать полные данные о механическом поведении полимера с помощью различных программ.

Чтобы описать поведение материала важно найти золотую середину между простотой и возможностью определить максимальное количество свойств. Простые математические модели не достаточно точно и качественно решают эту задачу, а ввод в нее дополнительных конструкций для более полного описания полимера делает программу слишком сложной и громоздкой.

Политехники объединили две математических модели – вязкоупругую и гиперупругую, которые по отдельности уже есть в вычислительном программном пакете, и разработали свою.

– Наша цель – создать модель для описания поведения полимера в широком спектре температур, который включает его отвердевшее состояние, гиперупругое и переходное. Это расширит возможности определения поведения материала при различных тепловых нагрузках. Существующие модели для пластиков обычно охватывают какой-то узкий температурный диапазон, а мы хотим учесть весь в одной. Кроме того, модель должна описывать известные эффекты, наблюдаемые на практике. Например, эффект памяти формы, резиноподобное поведение при нагреве выше интервала отвердевания, различие при отклике на растяжение и сжатие, – объясняет научный сотрудник кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Юлия Фасхутдинова.

Для полученной модели необходимо определить новые механические константы (характеристики) так как значения, применяемые ранее, для совмещенной модели не подходят. Ученые провели эксперимент, испытав полимерные образцы до 100% деформаций при различных температурах (120, 140 и 160 ℃). Определяли зависимости напряжения материала от растяжения и сжатия.

– В результате для каждого значения температуры мы получили осредненную кривую напряжений, по которой можно рассчитать корректирующий коэффициент для известного нам набора параметров гиперупругой модели, чтобы ее можно было совместить при расчетах с вязкоупругой моделью. Это позволит с высокой точностью моделировать поведение материала на всем протяжении жизненного цикла изделий: от производства до эксплуатации; а также придумывать новые сложные детали и прогнозировать их поведение в работе, – поделилась Юлия Фасхутдинова.  

Например, с помощью полученной модели можно рассчитывать давление прижатия полимерной изолирующей муфты. Или определять причину несовершенства геометрии какого-либо изделия при производстве, а численное моделирование поможет подобрать варианты технологических параметров. Сделав выбор в пользу наилучшего, повысится качество детали.

Модель, разработанная учеными Пермского Политеха, эффективно описывает поведение полимерного материала в зависимости от температуры. Благодаря ей упрощается процесс проектирования новых изделий и сертификации уже имеющихся, появляется возможность повысить качество выпускаемой продукции.

Ганеши - древний индуистский бог дела и порядка. Модель слеплена вручную из люминесцентного и флуоресцентного пластика и запечена в духовке. Спустя семь лет она продолжает ярко светиться каждую ночь в темноте. Яркое свечение продолжается около двух-трёх минут, фоновое свечение длится около часа, постепенно угасая.

Обратите внимание, что люминесцентный пластик из которого сделано тело бога, продолжает светится в темноте, в отличие от красного, из которого сделаны шаровары. Последний флуоресцентный и светится только в ультрафиолете. Материал отличный и устойчивый - не выгорает и не крошится

Снято на камеру - sony a6300

Статья с результатами опубликована в журнале «Polymers», №15, 2023 год. Исследование выполнено в рамках программы мегагрантов, контракт № 075-15-2021-578.

Послойная печать методом горячей экструзии полимеров (FFF/FGF) – это самая известная технология 3D-печати, отличающаяся простым принципом работы и относительной дешевизной сырья и оборудования. Экструзия – это процесс выдавливания материала через формующее отверстие. Большое количество доступных полимерных материалов существенно расширяет область применения технологии (производство кронштейнов, корпусов, имплантатов, протезов и т.д.).

В процессе работы происходит плавление полимера и его выкладка в виде валиков. Они заполняют слой за слоем в соответствии с заданной программой и формируют изделие. Выдавленный валик прижимается к предыдущему слою, нагрев которого в процессе нанесения приводит к сварке материала.

При печати важно обеспечить высокое и стабильное качество сварки между валиками материала. Однако, температура в слое распределяется неравномерно из-за  различий в условиях теплоотвода на участках и их изменений от слоя к слою. Это приводит к непостоянной температуре и, соответственно, ее низкому качеству.

Перед производством стоит задача – контролировать все изменения температуры сварки и ее влияние на материал. Для этого ученые ПНИПУ разработали математическую модель с использованием оперативного управления мощностью нагрева наносимого полимера. С ней специалисты смогут управлять температурой полимера в реальном времени по рассчитанным в ходе математического моделирования режимам. Ранее отслеживать и регулировать температуру сварки в процессе 3D-печати методом горячей экструзии (FFF/FGF) не представлялось возможным.

– Мы использовали индукционный экструдер собственного производства – это устройство, которое позволяет оперативно регулировать температуру экструзии в процессе послойной печати по технологии FFF/FGF. Далее мы разработали математическую модель с оперативным управлением температурой полимерного материала, которая определяет оптимальные локальные режимы нагрева в процессе печати. Мы проверили модель, напечатав тестовые образцы. Эксперимент показал, что недостаточный нагрев или перегрев полимерного материала вызывает закономерное появление дефектов. Применение нашей модели позволяет избежать таких дефектов, повысить качество и стабильность сварки материала, – поделился научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Механика биосовместимых материалов и устройств» ПНИПУ Александр Осколков.

Все полученные результаты моделирования полностью согласуются с экспериментальными данными. Теперь во время 3D-печати методом горячей экструзии управлять температурой стало легко, а изделия получаются прочными и долговечными. Разработка ученых ПНИПУ может быть полезна при изготовлении функциональных изделий для машиностроительной, авиационной и медицинской промышленности.

Андрей Геннадиевич Барабанцев: «Я не понял, вы чё-то, блядь, легко к этому всему, хуйне, относитесь!»

Анатолий Иванович: «Я на лекции выступал…»

Барабанцев: «То, что вы, блядь… Подождите, Анатолий Иваныч…»

То, что вы, блядь, сидите, на Доводилова дрочите!.. Пиши́те, блядь, Зубарю; и запрашивайте данные! Вы чё, мальчики, охуели, что ли, блядь?

(кто-то нервно стучит карандашом по столу)

Вы ещё с «Северстали» никуда не ушли! Чё, блядь, воздух свободы жопу защекотал? Я, блядь, защекочу нахуй! Вы, бля, сука, за ворота все пойдёте, блядь! Я, блядь, где-где добрый, а где-где вы меня заёбываете!

(в ярости бьёт кулаком по столу)

Или вы, блядь, лохи, сука, работать начинаете, или я вас, твари, блядь, как Жеглов давить начну! Понятно?! Проектанты хуевы, блядь! Карандаши в жопу запихаю!

(бьёт кулаком по столу)

И если ваши твари, блядь, Сорочи́нские, э-э, Бахваловы и прочая, извиняюсь за выражение, хуета, не начнёт, блядь, работать, вы у меня, сука, все к Погожеву пойдёте! Со мной вместе, блядь. Но я, сука, оттуда один выйду, без вас.

(в наушниках слышен далекий смешок «хухуху»)

Ещё раз, Игорь, я такую хуйню услышу… «Хи-хи», блядь! Я переведу все расходы, которые были на комплексе, на вашу группу, блядь! Вы у меня штаны последние продадите!

Чё, охуели, что ли, совсем?! Чё за улыбки, блядь?! Я тте кто, клоун? Я – начальник цеха «Севстали», блядь! (вариант: «Я – начальник цеха, все встали, блядь», что подтверждается последующей фразой «Сели, блядь»)

(гулко ударяет по столу)

Если я задал вопрос — отвечай! Хуйня, блядь, демократия! Забудь нахуй о демократии, блядь! Пока я здесь командир, тут тоталитаризм будет. Всё!

(слышен скрежет ножек стула по полу)

Ещё раз вы мне хихикнете, блядь, — я хихикну. Я ебальники скоро бить начну на комплексе! У меня, блядь, сто двадцать мужиков в бригаде было, я их не боялся. Вы чё думаете, блядь, штафирки, я вас бояться буду? Не доводите до греха, не доводите! А то поздно будет.

Сели, блядь!

(кто-то чихает)

Доводилов, Лещинин, — охуенных коней себе нашли! Умники! Проектанты, блядь! Ваше место у палатки – бутылки собирать! Проектанты! Просрали все полимеры! Вы просрали, блядь! Вы! И не надо валить на ТПЭПы, на ЭМОНы… Крайних понаходили, бля.

Вы генпроектировщик? Нет потенции — сваливайте нахуй с рынка! И не позорьтесь! Нихуя сделать не можете!

(хлопает по документам)

Ни одного проекта вовремя не дали! Всё, что дали, — всё переделывается! Подвесные потолки, блядь, в сортирах закладывать — это вы мастера! Вот в этом вы бы… вы преуспели!

(слышится трель мобильного телефона)

А выдать нормальный проект по вентиляции — ума не хватает. Бахвалов ваш — дегенерат, бля. Он хоть раз видел вообще сплит-системы? То, что он закладывает. Тот же Лещинин. Вам самим не стыдно? Начальники отделов, бля!

Лещинин — рабочий, Доводилов — рабочий! Володин, блядь, который вашим спецам, сорокалетним пердунам, объясняет, где датчики в мотор-листе!

(глухой удар по столу)

Блядь, парню двадцать пять лет! Вы сами понимаете, что вы нули перед ним, блядь? Так вы хоть позорьтесь, сю… хоть приходи́те сюда, молчите, блядь, слушайте, что вам говорят, и выдавайте вовремя! По ходу дела, мальчики, надо бы за вас взяться, блядь. Токо я так думаю, что если Виталия Иваныча пару раз порвут у Погожева, блядь, вам будет — пиздец.

Один из опиздюленных (учтивым тоном): «Всё понятно».

Барабанцев: «Вот такой вот будет вам ответ, бля».

Ещё раз я что-нибудь подобное услышу, «хи-хи, ха-ха», вы у меня будете, блядь, приходить на все оперативки — и на дневные, и на вечерние. Это я вам обещаю. Не доводите до греха.

https://neolurk.org/wiki/Просрали_все_полимеры