3
Тимошина Юлия Александровна
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Вознесенский Эмиль Фаатович
Казанский национальный исследовательский технологический университет
Желтухин Виктор Семенович
Казанский национальный исследовательский технологический университет
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НИЗКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ИОНОВ ИНЕРТНОГО ГАЗА С ПОЛИПРОПИЛЕНОМ В ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЛАЗМЕ ЕМКОСТНОГО РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
Тимошина Ю. А., Вознесенский Э. Ф., Желтухин В. С. Математическая модель взаимодей- ствия низкоэнергетических ионов инертного газа с полипропиленом в высокочастотной плазме емкостного раз- ряда пониженного давления // Технологии и качество. 2021. № 3(53). С. 18–23. https://doi.org/10.34216/2587-6147- 2021-3-53-18-23.
DOI: https://doi.org/10.34216/2587-6147-2021-3-53-18-23
УДК: 533.924: 677.494
Дата приема статьи в публикацию: 18.08.2027
Аннотация: В данной статье представлены результаты расчета методом классической молекулярной динамики взаимодействия низкоэнергетических (до 100 эВ) ионов с поверхностью полипропиленовых волокнистых материалов в высокочастотной (ВЧ) плазме аргона при пониженном давлении. Для создания полноатомной модели использован универсальный программный пакет молекулярно-динамического моделирования LAMMPS. В результате численных расчетов установлено, что ионная бомбардировка инициирует разрыв внутримолекулярных связей полипропилена, распыленные частицы представляют собой углеводородные радикалы, а также одиночные атомы. Установлена глубина имплантации иона, получено изменение кинетической энергии атома аргона и температуры моделируемой ячейки.
Ключевые слова: молекулярная динамика, высокочастотный разряд, ионная бомбардировка, кинетическая энергия, плазма, аргон, полипропилен
Список литературы: 1. Сергеева Е. А., Желтухин В. С., Абдуллин И. Ш. Модификация синтетических волокнистых материалов и изделий неравновесной низкотемпературной плазмой. В 2 ч. Ч. 1. Теория, модели, методы. Казань : КГТУ, 2011. 252 с. 2. Абдуллин И. Ш., Желтухин В. С., Кашапов Н. Ф. Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях: Теория и практика применения. Казань : Изд-во Казан. ун-та, 2000. 348 с. 3. Райзер Ю. П., Шнейдер М. Н., Яценко Н. А. Высокочастотный емкостный разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения. М. : Наука : Физматлит : Изд-во МФТИ, 1995. 310 с. 4. Плазменное модифицирование текстильных материалов: перспективы и проблемы / А. М. Кутепов, А. Г. Захаров, А. И. Максимов, В. А. Титов // Российский химический журнал. 2002. Т. 46, № 1. С. 103–115. 5. Гильман А. Б. Воздействие низкотемпературной плазмы как эффективный метод модификации поверхности полимерных материалов // Химия высоких энергий. 2003. Т. 37, № 1. С. 20–26. 6. Максимов А. И., Никифоров А. Ю. Сопоставление возможностей плазменного и плазменно-растворного модифицирования полимерных материалов в жидкой фазе // Химия высоких энергий. 2007. Т. 41, № 6. С. 513–519. 7. Sharnina L. V. Low-temperature plasma as the basis for creation of modern textile chemical technologies // Fibre Chemistry. 2004. V. 36, No 6. P. 431–436. 8. Сергеева Е. А., Илюшина С. В. Влияние низкотемпературной плазмы на физико-механические свойства высокомодульных полиэтиленовых волокон // Известия вузов. Технология легкой промышленности. 2011. Т. 12, № 2. С. 14–16. 9. Изучение влияния плазмообразующего газа на структуру текстильных волокон / Д. И. Фазылова, Л. А. Зенитова, Е. М. Штейнберг, И. Ш. Абдуллин // Вестник Казанского технологического университета. 2011. № 16. С. 52–57. 10. Азанова А. А. Плазменная модификация трикотажных полотен // Дизайн. Материалы. Технология. 2013. № 2(27). С. 86–88. 11. Хамматова В. В. Исследование физико-механических характеристик текстильных материалов после воздействия плазмы ВЧЕ-разряда // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. 2005. № 1(282). С. 22–25. 12. Модификация синтетических волокнистых материалов и изделий неравновесной низкотемпературной плазмой. Свойства, структура, технологии / Е. А. Сергеева, Н. В. Корнеева, Л. А. Зенитова, И. Ш. Абдуллин. Казань : КГТУ, 2011. 255 с. 13. Тимошина Ю. А. Влияние ВЧ-плазмы пониженного давления на гигроскопические свойства синтетических волокнистых материалов // Дизайн. Материалы. Технология. 2021. № 3. С. 78–80. 14. Тимошина Ю. А. Влияние молекулярного строения волокнообразующих полимеров на эффекты ВЧ плазменной модификации синтетических волокон // Известия вузов. Технология легкой промышленности. 2020. № 4. С. 51–54. 15. Рапапорт Д. К. Искусство молекулярной динамики. Ижевск : РХД, 2012. 632 с. 16. Тагер А. А. Физико-химия полимеров. М. : Научный мир, 2007. 576 с. 17. Santangelo P. G., Ngai K. L., Roland C. M. Temperature Dependence of Relaxation in Polypropylene and Poly(ethylene-co-propylene) // Macromolecules. 1996. V. 29. P. 3651–3653. 18. Plimpton S. Fast Parallel Algorithms for Short-Range Molecular Dynamics // Journal of Computational Physics. 1995. V. 117, No 1. P. 1–19. 19. LAMMPS Molecular Dynamics Simulator. URL: http://lammps.sandia.gov. 20. O’Connor T. C., Andzelm J., Robbins M. O. AIREBO-M: A reactive model for hydrocarbons at extreme pressures // The Journal of Chemical Physics. 2015. V. 142. P. 024903. 21. Rozas R., Kraska T. Molecular Dynamics Simulation of Heterogeneous Nucleation and Growth of Argon at Polyethylene Films // Journal of Physical Chemistry. 2007. V. 111, No 43. P. 15784–15791. 22. Sumpter B. G., Noid D. W., Wunderlich B. Atomistic dynamics of macromolecular crystals // Macromolecules. 1992. V. 25, No 26. P. 7247–7255.
Информация об авторе: Тимошина Юлия Александровна, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия, ybuki@mail.ru, https://orcid.org/0000-0003-4684-1510
Информация о соавторе: Вознесенский Эмиль Фаатович, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия, howrip@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-7493-1471
Информация о соавторе: Желтухин Виктор Семенович, Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия, vzheltukhin@gmail.com, https://orcid.org/0000-0003-4452-2110