Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры

1-генератор; 2-механические привод; 3 - образец; 4-электроды; 5-усилитель; 6 - фазочувствительные детекторы: 7-ндикатор нуля (осциллограф); 8-устройство для создания компенсирующего сигнала; 9-устройство для сдвига фаты на π/2.

В содержании множества дисциплин различных специальностей и направлений ХФ функциональным композиционным материалам стало отводиться, хоть какое то значимое вре

мя только в последние 10 лет

В основном, содержание, как академических, так и специальных курсов сводилось к классическому рассмотрению структуры и свойств полимерных материалов и неорганических материалов. Композиционные материалы или специфические свойства однокомпонентных структур рассматриваются в очень малом объеме, что касается полимеров, то изучение специфических свойств полимеров хорошо и достаточно полно описано в специальной литературе относящимся к нуждам узкоспециализированных ученных разработчиков и других научных сотрудников. Учебники и другие пособия методического плана, так же ориентированы на узкую специализацию будущих инженеров химиков, физиков и т.д. Пример литературы: Киттель Ч. Введение в физику твердого тела; Годовский Ю.К. Теплофизика полимеров; Перепечко М.И. Свойства полимеров при низких температурах; Бакнелл К.Б. Ударопрочные пластики; Малкин А.Я. Методы измерения ме-ханических свойств полимеров; Бессонов М.И., Котон М.М. Полимиды - класс термостойких полимеров; Кильсен Л. Механические свойства полимеров и полимерных композиций; Уорд И. Механические свойства твердых полимеров.

Название кратких или специальных курсов на ХФ, говорят сами за себя, структура и свойства полимеров и методы исследования физико-химических свойств высокомолекулярных соединений, которые в наибольшей степени удовлетворяют требованием соответствия содержания в смысле преемственности т.е. возможности установления взаимосвязи содержаний этих курсов. Здесь так же в максимальной степени удовлетворено требование о межпредметном характере знаний получаемых при изучении этих специальных дисциплин.

Другим комплексам дисциплин, где ярко выражен межпредметный характер является аналитическая химия. Однако если будущий выпускник ХФ не собирается быть химиком аналитиком, то изучение аналитической химии у обычных студентов, например экологов, заканчивается одним семестром на 2 курсе. И это при том, что будущая профессиональная деятельность выпускников ХФ экологов в очень большой степени связана именно со знаниями, полученными при изучении этого раздела химии. Не претендуя на всеобъемлющий охват при анализе проблемы наличия или отсутствия межпредметного характера получаемых при изучении данного курса дисциплины. Отметим, что такая проблема есть, и сегодня и она усугубляется тем обстоятельством, сто в последнее время резко сокращено время как на изучение дисциплины вообще, так и её экспериментальной (лабораторной работы) части. Кстати, это относится не только к ХФ, а ко всем техническим направлениям вуза.

В этой связи отметим пример удачного на наш взгляд сочетания, в содержании учебного пособия, фактов сведений информации как специфического, так и межпредметного характера. Это различные издания Тагер А.А. Физика химия полимеров. В ней удачно сочетается изложение глав для химиков-синтетиков так и для тех, кто специализируется на изучении специфических свойств полимерных материалов и композиций на их основе. В книге Тагер А.А. представлены сведения о структуре и свойствах полимерных материалов, так же в большом объеме дана информация о методах исследования класич. Для занимающихся синтезом и технологией переработки и методов отражающих большую роль физических процессов и методик так и последние достижения науки о свойствах и способах создания высокоэффективных материалов специального назначения.

Рассмотрим, например разделы в некоторой степени относящиеся к настоящей работе.

Так, глава 17 посвящена смесям полимеров. Несмотря на огромное число новых синтезированных полимеров, в настоящее время в промышленности в качестве сырья для изготовления различных изделий все большее применение находят смеси или сплавы двух или большего числа полимеров. Получение таких смесей позволяет улучшить свойства индивидуальных полимеров, например, повысить прочность каучуков при добавлении к ним более прочных пластических масс или улучшить эластические свойства последних при добавлении к ним каучуков. В последнем случае каучуки играют роль высокомолекулярных пластификаторов.

Для достижения требуемого комплекса ценных свойств смешивают полимеры, различающиеся по свойствам и химическому строению. Смешение производят в различных смесителях при больших механических воздействиях. При этом часто получают неоднородные смеси, легко разламывающиеся или расслаивающиеся на чешуйки. Механические свойства таких смесей хуже, чем индивидуальных полимеров. Для полимеров, не способных образовывать однородные смеси, технологами был введен термин несовместимость. Полимеры, образующие однородные смеси с хорошими механическими свойствами, назвали совместимыми.

Термин "совместимость", как уже было сказано выше (см. гл.16), применительно к системе полимер-пластификатор отражает взаимную растворимость компонентов, образование ими истинного раствора. По аналогии с этим под термодинамической совместимостью двух полимеров следует понимать образование истинного раствора одного полимера в другом. Однако определение взаимной растворимости двух-твердых полимеров - задача непростая. Это было сделано сравнительно недавно и для очень немногих пар полимеров. Широко применяемыми методами оценки совместимости полимеров являются изучение их растворов и определение температур стеклования смесей.

Добри и Бойер-Ковеноки был предложен метод оценки совместимости полимеров по поведению их растворов. С этой целью прозрачные растворы двух полимеров в одном растворителе сливают. Если при этом раствор остается прозрачным, то полимеры считают совместимыми; если раствор мутнеет и расслаивается на два слоя, каждый из которых содержит в основном один из полимеров, то полимеры считают несовместимыми. Расслоение растворов можно наблюдать не при любых концентрациях. Так, разбавленные растворы не расслаиваются вообще. В очень концентрированных растворах расслоение практически не происходит вследствие их очень большой вязкости. Поэтому выбирают некоторый средний интервал концентрации порядка 5%, чтобы время, необходимое для образования двух слоев, было не слишком большим.

С помощью этого метода изучили 35 пар полимеров. На основании этих исследований был сделан вывод, что совместимость полимеров - исключение, а несовместимость - правило.

Так же эта глава рассматривает, определение взаимной растворимости полимеров (взаимную растворимость полимеров в конденсированном состоянии определяют путем измерения оптической плотности пленок, полученных из растворов двух полимеров в общем растворителе после испарения последнего. Если полимеры взаимно растворимы, то пленки прозрачны, если нерастворимы, то в них образуются частицы второй фазы, являющиеся центрами рассеяния света); определение температур стеклования смесей полимеров (во многих работах были определены температуры стеклования систем полимер-полимер. Для этой цели используют: