Высоковязкие композиционные материалы на полимерных матрицах ПЭЭК и СВМПЭ для изготовления деталей трибологического назначения методом 3D печати тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Донцов Юрий Владимирович

• Донцов Юрий Владимирович
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Донцов Юрий Владимирович

Введение

1 Литературный обзор

1.1 Методы и оборудование для 3D печати композитов

1.2 Структура и свойства ПЭЭК композитов

1.3 Структура и свойства СВМПЭ композитов триботехнического назначения

2 Материал и методика исследований

2.1 Материалы

2.2 Методы приготовления материалов и изготовления образцов

2.3 Методы исследований структуры и свойств

2.4 Особенности метода Тагучи

3 Структура и свойства 3D-напечатанных композитов на основе ПЭЭК трибологического назначения

3.1 Введение к главе

3.2 Композит ПЭЭК/30СВ

3.2.1 Подбор оптимальных параметров печати методом Тагучи

3.2.2 Механические свойства

3.2.3 Микроструктура

3.2.4 ИК-спектроскопия

3.2.5 Исследование влияния пористости на свойства ПЭЭК/30СВ

3.2.6 Компьютерная томография

3.2.7 Влияние значений параметров 3D-печати

3.3 Композит ПЭЭК / ПТФЭ / наночастицы ГА

3.3.1 Механические свойства композита ПЭЭК / ПТФЭ / нано ГА

3.3.2 Структура композитов ПЭЭК / ПТФЭ / нано ГА

3.3.3 Трибологические свойства композита ПЭЭК / ПТФЭ / нано ГА

3.3.4 Сопоставление структуры и свойств композитов, полученного аддитивным методом и горячего прессования

3.4 Выводы по главе

4 Разработка композиционного материала на основе СВМПЭ для аддитивных технологий

4.1 Введение к главе

4.2 Требования к свойствам СВМПЭ композитов для 3D печати

4.3 Разработка состава

4.4 Подбор параметров компаундирования

4.5 Подбор параметров 3Э печати

4.6 Структурные исследования

4.7 Триботехнические свойства композита

4.8 Выводы по главе

5 Оборудования для 3Э печати композиционными материалами

5.1 Введение к главе

5.2 Свойства композиционных материалов

5.3 Особенности конструкции 3Э-принтера

5.3 Особенности реализации 3Э-печати с непрерывной армирующей нитью

5.4 Прочность композиционного материала с непрерывным армированием и варьированием направления укладки

5.5 Выводы по главе

Заключение

Список условных обозначений, символов, сокращений

Список использованной литературы

Приложение А Акт о внедрении результатов в промышленном процессе

Приложение Б Акт о внедрении результатов в учебном процессе

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Высоковязкие композиционные материалы на полимерных матрицах ПЭЭК и СВМПЭ для изготовления деталей трибологического назначения методом 3D печати»

Введение

Актуальность темы исследования. Применение полимеров в промышленности, медицине, а также в других отраслях экономики получает все более широкое распространение. Однако значения физико-механических характеристик полимеров и дисперсно-наполенных композитов на их основе зачастую существенно ниже металлов и сплавов. Изделия, изготовленные из пластиков, не выдерживают высоких эксплуатационных нагрузок, претерпевают старение, деградирует под действие климатических факторов и пр. По этой причине создание новых композиционных материалов на основе суперконструкционных и конструкционных полимеров является актуальной научно-технической задачей. Разработка полимерных композиционных материалов позволяет расширить спектр их применения для изготовления различных деталей оборудования, включая замену металлических и керамических деталей в различных узлах трения. Соответственно ключевыми свойства, которыми должны обладать такие композиты, являются прочность и износостойкость. Одновременно, они могут существенно лучше сопротивляться развитию процессов коррозии, иметь меньший вес, а также стоимость.

За последние 20 лет получила широкое развитие технология аддитивного производства, как способ изготовления изделий сложной формы и внутреннего строения. За это время было разработано много различных способов 3D-печати (послойного формирования) деталей. Одним из интенсивно развивающихся подходов является fused deposition modeling (FDM), основанный на экструзии полимеров из проволочного филамента, что обусловлено относительной простотой реализации процесса и, соответственно, невысокой стоимостью производимых деталей. С другой стороны, низкие значения физико-механических показателей деталей, изготовленных таким способом, не позволяют обеспечить их широкого применения в промышленности. Поэтому 3D-печать композиционными полимерными материалами, свойства которых значительно превосходят ненаполненные полимеры, требует проведения поисковых исследований, как в

части создания оборудования, так и разработки высоконаполненных фидстоков (филаментов) для получения изделий из композиционных материалов, особенно на основе суперконструкционных полимеров. Это определяет актуальность поставленной научно-технической проблемы диссертационного исследования.

В качестве матричных материалов для изготовления фидстоков (филаментов) в данной работе предложено использовать термопластичные полимеры ПЭЭК и СВМПЭ. В настоящее время СВМПЭ является одним из популярных антифрикционных материалов, но его переработка в изделия невозможна методами 3Э-печати в силу крайне низкого показателя текучести расплава (ПТР). Таким образом, актуальность представляют разработка составов, способа/режима получения фидстока, а также оборудования, позволяющего получать изделия из СВМПЭ-композитов послойным нанесением расплава фидстока/филамента.

ПЭЭК входит в группу суперконструкционных термопластов и является высокотемпературным полимером. С другой стороны, стоит отметить малое число представленных на рынке образцов промышленно выпускаемых 3Э-принтеров для печати при температурах 350-500 °С, что актуализирует востребованность создания опытных образцов такого оборудования. Кроме того, высокие прочностные свойства композитов на основе ПЭЭК могут быть достигнуты только при высоких степенях его наполнения армирующими волокнами (стекло- или углеродными), что существенно снижает ПТР композиционного фидстока. Это требует, как создания новых технических решений в аспекте способа 3Э-печати, так и поиска оптимальных режимов послойного изготовления деталей из высоконаполненных композитов на основе ПЭЭК.

Наконец, применение полимеров в узлах трения требует проведения систематических исследований в части поиска как оптимальных составов, обеспечивающих максимальное сопротивление изнашиванию (при сохранении приемлемой технологичности для 3Э-печати), так и подбор материалов пар трения, минимизирующих их взаимное повреждающее воздействие, реализующих

минимальный коэффициент трения и длительное сохранение функциональных (антифрикционных) свойств, в том числе при различных условиях трибонагружения.

Степень разработанности тем исследования. В данной работе исследования проведены по трем взаимосвязанным темам, а именно: а) разработка составов и режимов изготовления композиционных фидстоков на основе СВМПЭ и ПЭЭК; б) поиск рациональных режимов изготовления изделий из них; в) разработка оборудования для SD-печати высокотемпературными и высоковязкими полимерами. Данная проблематика в различной степени изучена и описана в научно-технической литературе. Исследования в области разработки композитов на основе СВМПЭ и ПЭЭК описаны в работах следующих авторов: G. Liu, E.M. Lee, О.И. Скульского, S. Kurtz, M.F. Diop, Z. Guo, А.Ю. Беданокова, L.M. Fang, А.А. Охлопковой, K.L.K. Lim, M. Xie, Ю.Е. Дорошенко, L.F.M. Rocha, M. Ahmad и др. Однако, в научно-технической литературе опубликовано недостаточно работ, посвященных установлению взаимосвязи структуры и механических, а также трибологических свойств композитов на основе СВМПЭ и ПЭЭК, полученных с использованием экструзионных методов аддитивного производства.

Заметный вклад в исследования в области SD-печати внесли J.M. Chacon, B. Rankouhi, G. Melenka, W. Xu и др. В их работах акцент сделан на SD-печати композиционными материалами, оценке свойств получаемых изделий, анализе особенностей формирования структуры материалов, армированных непрерывными и рубленными волокнами, роли различных наполнителей, включая состав, размер, содержание, а также конструкционных особенностях использованных SD-принтеров.

Целью диссертационного исследования является разработка научно-технологических основ процесса аддитивного формирования новых композиционных материалов, обладающих повышенными технологическими, физико-механическими и трибологическими свойствами методом послойной

минишнековой экструзии гранулята из высоковязких композиционных материалов на основе термопластичных матриц ПЭЭК и СВМПЭ.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Разработать научно-технологические основы процесса 3D-печати объемных образцов гранулятом коммерческого высоконаполненного композиционного материала ПЭЭК/30СВ, обладающих однородной структурой и повышенными физико-механическими и технологическими свойствами.

2. Разработать научные основы выбора количественного и качественного состава трехкомпонентного антифрикционного композита биомедицинского назначения ПЭЭК/ПТФЭ/ГА с целью достижения заданных эксплуатационных свойств применительно к его изготовлению методом 3D-печати.

3. Разработать научно-технологические основы процесса двухшнекового компаундирования композиционного фидстока на матрице СВМПЭ, пластифицированного включениями 1111 и ПЭ, предназначенного для переработки методом 3D печати в изделия, обладающие повышенными физико-механическими и технологическими свойствами.

4. Разработать научно-технологические основы процесса 3D-печати объемных образцов композиционным гранулированным фидстоком СВМПЭ/ПЭ-прив-СМА/ПП, обладающих однородной структурой и повышенными физико-механическими, триботехническими и технологическими свойствами, в том числе для работы в паре трения с композитом ПЭЭК/30УВ.

5. Разработать опытный образец специализированного 3D-принтера, реализующего процесс 3D-печати гранулятом композиционных фидстоков на основе матриц ПЭЭК и СВМПЭ, принцип действия которого основан на минишнековой экструзии их расплава.

Научная новизна исследования:

1. Предложен подход и на его основе определены рациональные режимные параметры процесса 3Э-печати композиционным материалом «ПЭЭК +30 мас. % СВ», а именно температура печати 460 °С, частота вращения шнека

миниэкструдера 5 об./минуту, скоростью печати 30 мм/с., обеспечивающий равномерное распределение мелкодисперсных армирующих включений, формирование однородной структуры с невысоким уровнем пористости, а также достижение приемлемого уровня деформационно-прочностных свойств.

2. Определены рациональные режимные параметры процесса 3D-печати трехкомпонентным композиционным антифрикционным материалом ПЭЭК+ПТФЭ+ГА, обеспечивающией минимальную пористость и трибологические свойства, практически не уступающие таковым для горячепрессованного материала: коэффициент трения 0,10 и интенсивность износа 0,42 10-6 мм3/Н*м (при точечном трибоконтакте с металлическим контртелом).

3. Впервые разработан композиционный материал для 3D-печати на основе компаундированной в двухшнековом экструдере трехкомпонентной смеси «СВМПЭ + 17 мас. % ПЭВП-прив-СМА + 12 мас. % ПП», позволяющий получать изделия с повышенными механическими и триботехническими характеристиками по сравнению с ненаполненным СВМПЭ.

Теоретическая и практическая значимость работы. Полученные результаты расширяют представления современного полимерного материаловедения в части формирования структуры и свойств композитов, изготавливаемых методом аддитивного производства. Разработанный способ аддитивного производства, включая рациональные режимные параметры, а также составы композиционных материалов, могут быть использованы в узлах трения изделий машино- и авиастроении, добывающих и перерабатывающих отраслях, имплантологии. Предложено и реализовано конструктивное решение 3D-принтера с миниэкструдером, реализующее послойное формироване объемных образцов, в том числе с армированием непрерывным волоконом. Результаты работы были использованы при выполнении НИОКР по Договору № 17705596339160002860/Д.747.Р1700-16 «Исследование и разработка технологии получения деталей малоразмерного ГТД из полимерных

композиционных материалов методом 3Д-печати» (Заказчик: Акционерное общество «Климов»).

Связь работы с Государственными программами и темами. Работа выполнялась в рамках следующих научных проектов и программ:

- проект РФФИ № 16-48-700192_р_а «Научные основы создания многоуровневых твердосмазочных, экструдируемых, антифрикционных композитов на базе перспективных термопластичных полимеров для медицины и машиностроения» (2016 - 2018 гг.);

- проект РФФИ № 19-38-90106_аспиранты «Разработка научных основ создания экструдируемых антифрикционных композитов на основе матрицы сверхвысокомолекулярного полиэтилена для аддитивных производственных технологий с использованием компьютерного проектирования» (2019 - 2022 гг.);

- проект ФЦП «Разработка с использованием многоуровневых компьютерных моделей иерархически армированных гетеромодульных экструдируемых твердосмазочных нанокомпозитов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена для применения в узлах трения и футеровки деталей машин и механизмов, работающих в условиях Крайнего Севера» (уникальный идентификатор проекта ЯГМЕГ160417Х0154, 2017-2018 гг.).

- проект РФФИ № 18-58-00037_Бел_а «Разработка научных основ получения износостойких биосовместимых экструдируемых полимерных нанокомпозитов для 3D печати имплантатов сложной формы» (2018 - 2019 гг.);

- грант Президента РФ поддержки ведущих научных школ НШ-5875.2018.8 «Многоуровневый подход к исследованию и разработке структурно-неоднородных материалов, ориентированных на цифровые технологии их изготовления для приложений в медицине, аэрокосмической отрасли и машиностроении» (2018-2019 гг.);

- грант Президента РФ поддержки ведущих научных школ НШ-2718.2020.8 «Иерархически организованные гетеромодульные композиты на металлической и полимерной основах: многоуровневое проектирование, новые методы получения, мониторинг деформационного поведения» (2020-2021 гг.);

- проект РФФИ № 20-58-00032 Бел_а «Создание бионически адекватного полимер-полимерного эндопротеза сустава» (2020-2022 гг.).

Методология и методы исследования. Основными методами исследований в работе являются растровая электронная микроскопия, оптическая микроскопия, инфракрасная спектроскопия на основе Фурье-преобразования, а также дифференциальная сканирующая калориметрия. Использованы методы измерения механических свойств и трибологических испытаний, а также методы планирования эксперимента и статистической обработки данных.

Положения, выносимые на защиту

1. Выявленные рациональные режимные параметры процесса 3D-печати коммерческим высоконаполненным гранулятом ПЭЭК/30СВ (температура экструдера 7=460 °С, скорость перемещения печатающей головки У=30 мм/с, частота вращения миниэкструдера у=5 об/мин) позволяют за счет равномерного растекания расплава полимерного композита на нагретом до 7=150 °С столе, минимизации количества и размера несплошностей между укладываемыми валиками, а также снижения уровня пористости, обеспечить приемлемо высокие механические свойства. (п. 4 паспорта специальности 2.6.17);

2. Реализуемый при режимных параметрах, определенных ранее для композита ПЭЭК+30 % СВ, процесс 3D-печати путем послойной минишнековой экструзии расплава гранулята, изготовленного смешением порошковых компонентов в литьевой машине и последующей грануляцией экструдата, обеспечивает формирование объемных образцов трехкомпонентного антифрикционного композита «ПЭЭК + 0,3 % ГА + 10 % ПТФЭ» с малопористой структурой и трибологическими свойствами, сопоставимыми с композитом идентичного состава, сформированного горячим прессованием. (п. 4 паспорта специальности 2.6.17);

3. Разработанный состав трехкомпонентного композиционного материала «СВМПЭ + 17 мас. % ПЭВП-прив-СМА + 12 мас. % ПП» для переработки в изделия послойной экструзионной 3D-печатью гранулята позволяет за счет упрочнения СВМПЭ-матрицы мелкодисперсными (~10 мкм) включениями 1111,

при выявленных рациональных режимных параметрах (температура стола 100 °С, скорость печати 20 мм/с, температура сопла миниэкструдера 170 °С) формировать низкопористые объемные образцы с повышенными механическими и триботехническими характеристиками по сравнению с ненаполненным СВМПЭ, изготовленным методом компрессионного спекания (п. 1 паспорта специальности 2.6.17);

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием современных исследовательских методов и оборудования, систематическим характером проведения экспериментов и измерений, обработкой данных, а также согласием полученных результатов с данными работ других авторов.

Результаты работы были представлены на международных и всероссийских семинарах, симпозиумах и конференциях: Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Современные технологии и материалы новых поколений» 09-13 октября 2017 г., Томск, Россия; XII Международная конференция «Механика, ресурс и диагностика материалов и конструкций» 21 - 25 мая 2018 г., Екатеринбург, Россия; XVII Международный научно-исследовательский конкурс «Лучшая научно-исследовательская работа 2018» 20 ноября 2018 г., Пенза, Россия; IX Международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» 26 - 28 февраля 2019 г., Омск, Россия; XII Международная научно-практическая конференция «Современные проблемы машиностроения» 29 октября - 1 ноября 2019 г., Томск, Россия; X Международная научно-техническая конференция "Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства" 26 - 29 февраля 2020 г., Омск, Россия.

Личный вклад автора. Личный вклад автора состоит в анализе литературных данных, 3Э-печати образцов, компаундировании компонентов в 2-х шнековом экструдере, проведении структурных исследований, а также механических испытаний, статистической обработке полученных результатов. Постановка задач, обсуждение всех научных результатов и положений,

изложенных в работе, проведено совместно с научным руководителем профессором С.В. Паниным. По результатам исследования написаны статьи в соавторстве и сделаны доклады на научных конференциях.

Соответствие паспорту заявленной специальности. Тема и содержание диссертационной работы соответствует научной специальности 2.6.17 -Материаловедение (в соответствии с предыдущей редакцией номенклатуры паспорту специальности 05.16.09 - Материаловедение (в машиностроении)):

1) «Теоретические и экспериментальные исследования фундаментальных связей состава и структуры материалов с комплексом физико-механических и эксплуатационных свойств с целью обеспечения надежности и долговечности материалов и изделий» (п. 1);

2) «Разработка физико-химических и физико-механических процессов формирования новых материалов, обладающих уникальными функциональными, физико-механическими, эксплуатационными и технологическими свойствами, оптимальной себестоимостью и экологической чистотой» (п. 4)

3) «Разработка и компьютерная реализация математических моделей физикохимических, гидродинамических, тепловых, хемореологических, фазовых и деформационных превращений при производстве, обработке, переработке и эксплуатации различных металлических, неметаллических и композиционных материалов. Создание цифровых двойников технологических процессов, а также разработка специализированного оборудования» (п. 8)

Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка условных обозначений, символов, сокращений, списка использованной литературы, включающего 103 источника, двух приложений. Диссертация изложена на 164 страницах, содержит 64 рисунков и 26 таблиц.

Благодарности. Автор выражает благодарность за помощь в выполнении ряда экспериментов сотрудникам ИФПМ СО РАН к.т.н. Алексенко Владиславу Олеговичу и к.т.н. Бусловичу Дмитрию Геннадьевичу.

1 Литературный обзор

3D bioprinting has already been used for the generation and transplantation of several tissues, including multilayered skin, bone, vascular grafts, tracheal splints, heart tissue and cartilaginous structures.

Antony Atala

1.1 Методы и оборудование для 3D печати композитов

За последние несколько десятилетий 3D принтеры и технология 3D печати получили широкое распространение. Экструзионная печать полимерами (FDM -fused deposition modeling) представляет довольно простую технологию, что послужило ее быстрому распространению. На начальном этапе развития в качестве материала филамента использовали такие полимеры как ABS и PLA, прежде всего по причине невысокой температуры плавления и высокой текучести расплава. Позже в качестве материалов для 3D-печати стали использовать полиамид и поликарбонат, SBS, PVA, термоэластопласты. В последнее время, все чаще производители предлагают композиционные материалы на основе наполненных полимеров, например, полиамида, содержащего до 30 % углеволокон или стекловолокон, или высокотемпературные полимеры, такие как полиэфирэфиркетон (ПЭЭК), полиэфиримид (ПЭИ) и др. При этом конструкция и характеристики принтеров развивались параллельно, адаптируясь под новые более сложные задачи.

Конструкция и устройство FDM принтеров в определенном смысле подобна станкам с числовым программным управлением (ЧПУ). Так же, как и на станках с ЧПУ, на 3D-принтере реализована 3-х координатная система перемещения в пространстве, на которой в случае 3D-принтера размещается полимерный экструдер. Перемещение экструдера осуществляется согласно очередности задач, описанных в управляющей программе, называемой G-code. Он генерируется

специализированным программным обеспечением. За последние несколько лет методика создания управляющего кода претерпела значительное усовершенствование и имеет различную специализацию. Одним из примеров подобной специализации является создание программ для генерации управляющего кода в аддитивных технологиях. Большинство коммерческих 3D-принтеров адаптировано для работы под управлением с помощью подобного кода.

Большинство FDM принтеров основаны на реализации подобной технологии, а полимерный экструдер в их составе реализуется с различным функциональным исполнением. Основная роль экструдера заключается в нагревании пластика (проволочного филамента), подачу его в сопло и последующей экструзии на рабочий стол. В зависимости от конструктивного исполнения, разные модели экструдеров могут отличаться рабочими характеристиками, такими как максимальная рабочая температура, скорость экструдирования, создаваемое в экструдере давление, метод подачи полимера (гранулят/проволочный филамент), максимальный объем экструдируемого материала, устойчивость к абразивному износу и др. Большинство малобюджетных BD-принтеров, имеют невысокие показатели этих параметров.

Работ, посвященных оценке свойств изделий, получаемых методом 3-х мерной печати полимерными фидстоками, достаточно много. В частности, Чакон с сотрудниками [1] изучали физико-механические характеристики изделий в зависимости от параметров 3D-печати. Варьируемыми параметрами были скорость, направление печати и толщина единичного слоя. В работе представлены зависимости показателей прочности на растяжение и изгиб от режимных параметров изготовления. Описанные данные имеют важное практическое значение с позиции изготовления функциональных изделий. Показано, что можно создавать детали с заранее известными прочностными характеристиками, в том числе путем перенастройки управляющей программы.

Похожую работу провели Летчер с коллегами [2]. Они использовали сополимер акрилонитрила, бутадиена и стирола (АБС/ABS), придающие ему

отличные технологические характеристики. Постановка эксперимента заключалась в анализе зависимости прочности изделий, напечатанных из ABS, от направления внутреннего заполнения, а также толщины единичного слоя и температуры стола. Испытания проводили на «А-образном» образце, направления заполнения составляли 0, 45 и 90 Достигнутые значения для разных групп образцов для модуля упругости находились в диапазоне от 1200 до 2200 МПа в зависимости от направления печати.

Можно выделить и другие работы, посвященные изучению прочностных свойств изделий, напечатанных на ЭЭ-принтерах, где варьировали материал полимерного фидстока, параметры и стратегию печати [3, 4, 5, 6, 7, 8]. В целом следует отметить, что большинство принтеров используют для печати ненаполненные полимеры либо смесь полимеров. Однако такие данные представляют, скорее, методическую ценность, являясь основой для разработки учебных пособий по 3D-печати [9].

Безусловно, наибольший интерес представляют работы, связанные с печатью композиционными материалами, в связи с уникальными свойствами получаемых изделий, значимостью для промышленности, медицины, и других сфер экономики. Работы в области разработки композиционных материалов традиционно классифицируют по типам наполнителей для полимерной матрицы [10]. Это могут быть как волокнистые наполнители, так и дисперсные (порошковые). Мелкодисперсные наполнителе в большом процентном содержании могут существенно увеличивать вязкость материала, что является большой проблемой для 3D-печати. Синг [11] с коллегами изучали ЗЭ-печать композитом на основе полиамида-6 (от 50 до 70 % масс.) с различным содержанием карбида кремния и оксида алюминия. Показано, что поскольку частицы наполнителя обладали высокой твердостью, это приводило к достижению высоких эксплуатационных свойств. Вследствие высокой вязкости композиционной смеси в составе ЭЭ-принтера был использован плунжерный экструдер.

Кумар [12] провел подробный анализ методов 3D-ne4ara композиционными материалами, включая учет различных компонентов полимерных смесей. Показано, что при изготовлении изделий необходимо учитывать связь между способом BD-печати и составом композита. Анализируя работы других авторов, он обращал внимание на использование в качестве компонентов композита следующих элементов: алюминий, медь, железо, никель и другие, а также учет их размерности: наноразмерные и микроразмерные.

В последнее время объединение двух технологий Metal injection molding (MIM) и 3D-printmg обусловило появление широкого спектра статей и работ, в которых исследована BD-печать деталей из композиционных материалов с высоким содержанием металлических или керамических микрочастиц. В основе получения материала лежит технология MIM, которая заключается в наполнении полимера порошками металла или керамики, а расплавленный полимер используют как связующее. Далее композит экструдируют (подобно 3D-печати), и послойно изготавливают деталь. Затем при повышенной температуре выжигают пластик, а на заключительном этапе при высоких температурах частички металла или керамики спекают для получения конечного металлического или керамического изделия.

Объединение технологии MIM и BD-печати формируют высокие требования к составу композита, который будет обеспечивать как экструдируемость, так и сохранение приемлемого качества поверхности конечного изделия [13, 14, 15]. Высокое содержание неорганических веществ (наполнителей) приводит к повышенной вязкости полимерного композита, а с другой стороны, обеспечивает более однородную и менее дефектную структуру металлических или керамических изделий, получаемых данным способом.

Другим перспективным направлением является технология FRAM (Fiber reinforced additive manufacturing), представляющая собой подраздел аддитивных технологий, которые используют полимеры, армированные волокнистыми материалами. Наиболее распространенными типами волокон являются углеродное, базальтовое и стекловолокно, реже, как исключение для BD-печати,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Донцов Юрий Владимирович, 2026 год

Список использованной литературы

1. Additive manufacturing of PLA structures using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties and their optimal selection / J. M. Chacón, M. A. Caminero, E. García-Plaz, P. J. Núñez // Materials & Design. - 2017. -Vol. 124. - P. 143-157.

2. Failure analysis and mechanical characterization of 3D printed ABS with respect to layer thickness and orientation / B. Rankouhi, S. Javadpour, F. Delfanian, T. Letcher // Journal of Failure Analysis and Prevention. - 2016. - Vol. 16. - P. 467-481.

3. Expanding the applicability of FDM-type technologies through materials development / D. A. Roberson, C. M. Shemelya, E. MacDonald, R. B. Wicker // Rapid Prototyping Journal. - 2015. - Vol. 21, № 2. - P. 137-143.

4. What makes a material printable? A viscoelastic model for extrusion-based 3D printing of polymers / C. Duty, C. Ajinjeru, V. Kishore [et al.] // Journal of Manufacturing Processes. - 2018. - Vol. 35. - P. 526-537.

5. Three-dimensional printing of hierarchical liquid-crystal-polymer structures / S. Gantenbein, K. Masania, W. Woigk [et al.] // Nature. - 2018. - Vol. 561, № 7722. -P. 226-230.

6. Modeling and process planning for curved layer fused deposition / Y. Jin, J. Du, Y. He, G. Fu // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2017. - Vol. 91. - P. 273-285.

7. Algorithms of control parameters selection for automation of FDM 3D printing process / P. Kogut, K. Kalinowski, C. Grabowik [et al.] // MATEC Web of Conferences. - EDP Sciences, 2017. - Vol. 112. - Art. 05011.

8. Belter J. T. Strengthening of 3D printed fused deposition manufactured parts using the fill compositing technique / J. T. Belter, A. M. Dollar // PloS one. - 2015. -Vol. 10, № 4. - Art. e0122915.

9. Валетов В. А. Аддитивные технологии (состояние и перспективы) : учеб. пособие / В. А. Валетов. - СПб. : Университет ИТМО, 2015, - 63с.

10. 3D printing of polymer matrix composites: A review and prospective / X. Wang, M. Jiang, Z. Zhou [et al.] // Composites Part B: Engineering. - 2017. - Vol. 110.

- p. 442-458.

11. On the wear properties of Nylon6-SiC-Al2O3 based fused deposition modelling feed stock filament / R. Singh, N. Singh, A. Amendola, F. Fraternali // Composites Part B: Engineering. - 2017. - Vol. 119. - P. 125-131.

12. Kumar S. Composites by rapid prototyping technology / S. Kumar, J. P. Kruth // Materials & design. - 2010. - Vol. 31, № 2. - P. 850-856.

13. Additive manufacturing of metallic and ceramic components by the material extrusion of highly-filled polymers: A review and future perspectives / / J. Gonzalez-Gutierrez, S. Cano, S. Schuschnigg [et al.] // Materials. - 2018. - Vol. 11, № 5. - Art. 840.

14. Debinding behaviour of feedstock for material extrusion additive manufacturing of zirconia / C. Kukla, C. Cano, D. Kaylani [et al.] // Powder Metallurgy.

- 2019. - Vol. 62, № 3. - P. 196-204.

15. Properties for PIM feedstocks used in fused filament fabrication / C. Kukla, I. Duretek, S. Schuschnigg [et al.] // World PM2016-AM-Deposition Technologies, Hamburg, October 9-13. - Hamburg : European Powder Metallurgy Association. -2016. - P. 1-5.

16. Additive manufacturing of carbon fiber reinforced thermoplastic composites using fused deposition modeling // Composites Part B: Engineering / F. Ning, W. Cong, J. Qiu [et al.]. - 2015. - Vol. 80. - P. 369-378.

17. Highly oriented carbon fiber-polymer composites via additive manufacturing / H. L. Tekinalp, V. Kunc, G. M. Velez-Garcia [et al.] // Composites Science and Technology. - 2014. - Vol. 105. - P. 144-150.

18. Investigation on Mechanical and Thermal Properties of 3D-Printed Polyamide 6, Graphene Oxide and Glass-Fibre-Reinforced Composites under Dry, Wet and High Temperature Conditions / M. Ichakpa, M. Goodyear, J. Duthie [et al.] // Journal of Composites Science. - 2023. - Vol. 7, № 6. - Art. 227.

19. Hadi A. The effect of printing temperature and moisture on tensile properties of 3D printed glass fiber reinforced nylon 6 / A. Hadi, A. Kadauw, H. Zeidler // Materials Today: Proceedings. - 2023. - Vol. 91. - P. 48-55.

20. The trends and challenges of fiber reinforced additive manufacturing / I. Fidan, A. Imeri, A. Gupta [et al.] // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. - 2019. - Vol. 102. - P. 1801-1818.

21. Kabir S. M. F. A critical review on 3D printed continuous fiber-reinforced composites: History, mechanism, materials and properties / S. M. F. Kabir, K. Mathur, A. F. M. Seyam // Composite Structures. - 2020. - Vol. 232. - Art. 111476.

22. Characterization of 3D printed long fibre reinforced composites / J. Justo, L. Tavara, L. Garcia-Guzman, F. Paris // Composite Structures. - 2018. - Vol. 185. - P. 537-548.

23. Evaluation and prediction of the tensile properties of continuous fiber-reinforced 3D printed structures / G. W. Melenka, B. K. O. Cheung, J. S. Schofield [et al.] // Composite Structures. - 2016. - Vol. 153. - P. 866-875.

24. Fabrication of continuous carbon, glass and Kevlar fibre reinforced polymer composites using additive manufacturing / A. N. Dickson, J. N. Barry, K. A. McDonnell, D. P. Dowling // Additive Manufacturing. - 2017. - Vol. 16. - P. 146-152.

25. Three-dimensional printing of continuous-fiber composites by in-nozzle impregnation // R. Matsuzaki, M. Ueda, M. Namiki [et al.] //Scientific reports. - 2016. -Vol. 6, № 1. - Art. 23058.

26. Interface and performance of 3D printed continuous carbon fiber reinforced PLA composites / X. Tian, T. Liu, C. Yang [et al.] // Composites Part A: Applied Science and Manufacturing. - 2016. - Vol. 88. - P. 198-205.

27. Dual nozzle 3D printing strategy to improve the surface quality of continuous glass fiber reinforced polyamide 6 composites / / W. Xu, L. Yu, K. Chen [et al.] // Journal of Applied Polymer Science. - 2023. - Vol. 140, № 33. - Art. e54276.

28. High-throughput 3D printing of continuous carbon fiber-reinforced Polyamide 6/Maleic Anhydride-modified Polypropylene/polypropylene composite by a

multifilament feeder / M. Ueda, D. Nakayama, N. Katsuta, M. Okoshi // Composites and Advanced Materials. - 2023. - Vol. 32. - Art. 26349833231158395.

29. Additive manufacturing of continuous fibre reinforced thermoplastic composites using fused deposition modelling: Effect of process parameters on mechanical properties / J. M. Chacón, M. A. Caminero, P. J. Núñez [et al.] // Composites science and technology. - 2019. - Vol. 181. - Art. 107688.

30. Kabir S. M. F. A critical review on 3D printed continuous fiber-reinforced composites: History, mechanism, materials and properties / S. M. F. Kabir, K. Mathur, A. F. M. Seyam // Composite Structures. - 2020. - Vol. 232. - Art. 111476.

31. 3D printing of fiber-reinforced plastic composites using fused deposition modeling: a status review / S. Pervaiz, T. A. Qureshi, G. Kashwani, S. Kannan // Materials. - 2021. - Vol. 14, № 16. - Art. 4520.

32. Roy P. Mechanical, thermal and bio-compatibility studies of PAEK-hydroxyapatite nanocomposites / P. Roy, R. R. N. Sailaja // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2015. - Vol. 49. - P. 1-11.

33. 3D printing of PEEK and its composite to increase biointerfaces as a biomedical material-A review / B. I. Oladapo, S. A. Zahedi, S. O. Ismail, F. T. Omigbodun // Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. - 2021. - Vol. 203. - Art. 111726.

34. PEEK polymer's properties and its use in prosthodontics. A review / G. Skirbutis, A. Dzinguté, V. Masiliünaité [et al.] // Stomatologija. - 2018. - Vol. 20, № 2. - P. 54-58.

35. Sliding wear and friction characteristics of polymer nanocomposite PAEK-PDMS with nano-hydroxyapatite and nano-carbon fibres as fillers / S. B. Iyer, A. Dube, N. M. Dube [et al.] // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2018. - Vol. 86. - P. 23-32.

36. Design and biomechanical verification of additive manufactured composite spinal cage composed of porous titanium cover and PEEK body / K.-M. Lim, T.-H. Park, S.-J. Lee, S.-J. Park // Applied Sciences. - 2019. - Vol. 9, № 20. - Art. 4258.

37. Enhanced bioactivity of titanium-coated polyetheretherketone implants created by a high-temperature 3D printing process / H.-D. Jung, T.-S. Jang, J. E. Lee [et al.] // Biofabrication. - 2019. - Vol. 11, № 4. - Art. 045014.

38. Vaezi M. Extrusion-based additive manufacturing of PEEK for biomedical applications / M. Vaezi, S. Yang //Virtual and Physical Prototyping. - 2015. - Vol. 10, № 3. - P. 123-135.

39. Room temperature extrusion 3D printing of polyether ether ketone using a stimuli-responsive binder / C. U. Lee, J. Vandenbrande, A. E. Goetz [et al.] - DOI: 10.1016/j.addma.2019.05.008 // Additive Manufacturing. - 2019. - Vol. 28. - P. 430438 - URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860418308200?via%3Dihub (access date: 22.10.2025).

40. In vitro apatite formation and its growth kinetics on hydroxyapatite/polyetheretherketone biocomposites / S. Yu, K. P. Hariram, R. Kumar [et al.] // Biomaterials. - 2005. - Vol. 26, № 15. - P. 2343-2352.

41. 3D printing of scaffolds for tissue regeneration applications / A.-V. Do, B. Khorsand, S. M. Geary, A. K. Salem // Advanced healthcare materials. - 2015. - Vol. 4, № 12. - P. 1742-1762.

42. Mallakpour S. 3D and 4D printing: From innovation to evolution / S. Mallakpour, F. Tabesh, C. M. Hussain // Advances in colloid and interface science. -2021. - Vol. 294. - Art. 102482.

43. Bobby S. Tribology of UHMWPE and PEEK bulk and composite coatings: A review / S. Bobby, M. A. S. Bobby // Handbook of Polymer Tribology. - 2018. - P. 221-268.

44. Fareed M. I. Modification of Polyether Ether Ketone (PEEK) for Higher Wear Durability in Tribological Applications : diss... d-r of Physical / M. I. Fareed -King Fahd University of Petroleum and Minerals (Saudi Arabia), 2016.

45. Design of a polymeric composite material femoral stem for hip joint implant / R. R. C. da Costa, F. R. B. de Almeida, A. A. X. Silva [et al.] // Polímeros. - 2019. -Vol. 29, № 4. - Art. e2019057.

46. Scholes S. C. Wear studies on the likely performance of CFR-PEEK/CoCrMo for use as artificial joint bearing materials / S. C. Scholes, A. Unsworth // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2009. - Vol. 20, № 1. - P. 163-170.

47. Wear and Friction of UHMWPE-on-PEEK OPTIMA™ / R. M. Cowie, A. Briscoe, J. Fisher, L. M. Jennings // Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials. - 2019. - Vol. 89. - P. 65-71.

48. East R. H. Wear of PEEK-OPTIMA® and PEEK-OPTIMA®-Wear Performance articulating against highly cross-linked polyethylene / R. H. East, A. Briscoe, A. Unsworth // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part H: Journal of Engineering in Medicine. - 2015. - Vol. 229, № 3. - P. 187-193.

49. Scholes S. C. The wear performance of PEEK-OPTIMA based self-mating couples / S. C. Scholes, A. Unsworth // Wear. - 2010. - Vol. 268, № 3-4. - P. 380-387.

50. Suitability and limitations of carbon fiber reinforced PEEK composites as bearing surfaces for total joint replacements / A. Wang, R. Lin, C. Stark, J. H. Dumbleton // Wear. - 1999. - Vol. 225. - P. 724-727.

51. Xin H. tribological assessment of a PEEK based self-mating total cervical disc replacement / H. Xin, D. E. T. Shepherd, K. D. Dearn // Wear. - 2013. - Vol. 303, № 1-2. - P. 473-479.

52. PEEK and CFR-PEEK as alternative bearing materials to UHMWPE in a fixed bearing total knee replacement: an experimental wear study / C. L. Brockett, S. Carbone, J. Fisher, L. M. Jennings // Wear. - 2017. - Vol. 374. - P. 86-91.

53. Stephens C. P. The effect of dose rate on the crystalline lamellar thickness distribution in gamma-radiation of UHMWPE / C. P. Stephens, R. S. Benson, M. E. M. Pardo [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. - 2005. - Vol. 236, № 1-4. - P. 540-545.

54. Effect of high-dose gamma irradiation on (U) HMWPE neutron shielding materials / A. Kommling, K. von der Ehe, D. Wolff, M. Jaunich // Radiation Physics and Chemistry. - 2018. - Vol. 142. - P. 29-33.

55. The effects of high dose irradiation on the cross-linking of vitamin E-blended ultrahigh molecular weight polyethylene / E. Oral, C. G. Beckos, A. S. Malhi, O. K. Muratoglu // Biomaterials. - 2008. - Vol. 29, № 26. - P. 3557-3560.

56. Deng Y. Fabrication and properties of UHMWPE grafted with acrylamide polymer brushes / Y. Deng, D. Xiong // Journal of Polymer Research. - 2015. - Vol. 22. - P. 1-9.

57. Preparation of ultrahigh-molecular-weight polyethylene grafted with polyvinyl alcohol hydrogel as an artificial joint / K. Chen, D. Zhang, X. Cui, Q. Wang // RSC Advances. - 2015. - Vol. 5, № 31. - P. 24215-24223.

58. Deng Y. Biotribological properties of UHMWPE grafted with AA under lubrication as artificial joint / Y. Deng, D. Xiong, K. Wang // Journal of Materials Science: Materials in Medicine. - 2013. - Vol. 24. - P. 2085-2091.

59. Structure and properties of UHMWPE fiber/carbon fiber hybrid composites / S.-H. Lu, G.-Z. Liang, Z.-W. Zhou, F. Li // Journal of applied polymer science. -2006. - Vol. 101, № 3. - P. 1880-1884.

60. Vadivel H. S. Tribological behaviour of carbon filled hybrid UHMWPE composites in water / H. S. Vadivel, A. Golchin, N. Emami // Tribology International. -2018. - Vol. 124. - P. 169-177.

61. Puertolas J. A. M. Evaluation of carbon nanotubes and graphene as reinforcements for UHMWPE-based composites in arthroplastic applications: A review / J. A. Puertolas, S. M. Kurtz // Journal of the mechanical behavior of biomedical materials. - 2014. - Vol. 39. - P. 129-145.

62. Electrical, mechanical and thermal properties of graphene nanoplatelets reinforced UHMWPE nanocomposites / F. Alam, M. Choosri, Dr. T. K. Gupta [et al.] // Materials Science and Engineering: B. - 2019. - Vol. 241, P. 82-91.

63. Samad M. A. Mechanical, thermal and tribological characterization of a UHMWPE film reinforced with carbon nanotubes coated on steel / M. A. Samad, S. K. Sinha // Tribology International. - 2011. - Vol. 44, № 12. - P. 1932-1941.

64. Liu Y. Wear performances and wear mechanism study of bulk UHMWPE composites with nacre and CNT fillers and PFPE overcoat / Y. Liu, S. K. Sinha // Wear. - 2013. - Vol. 300, № 1-2. - P. 44-54.

65. Liu G. A study on sliding wear of ultrahigh molecular weight polyethylene/polypropylene blends / G. Liu, M. Xiang, H. Li // Polymer Engineering & Science. - 2004. - Vol. 44, № 1. - P. 197-208.

66. Plumlee K. Improved wear resistance of orthopaedic UHMWPE by reinforcement with zirconium particles / K. Plumlee, C. J. Schwartz // Wear. - 2009. -Vol. 267, № 5-8. - P. 710-717.

67. Toughening high performance ultrahigh molecular weight polyethylene using multiwalled carbon nanotubes / S. L. Ruan, P. Gao, X. G. Yang, T. X. Yu // Polymer. -2003. - Vol. 44, № 19. - P. 5643-5654.

68. Processability and thermal properties of ultra-high molecular weight polyethylene/polypropylene blends / A. S. Bala, M. S. Wahab, M. Ahmad [et al.] // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2016. - Vol. 11, № 8. - P. 5481-5486.

69. Rheological and mechanical properties of ultrahigh molecular weight polyethylene/high density polyethylene/polyethylene glycol blends / Y. Li, H. He, Y. Ma [et al.] // Advanced Industrial and Engineering Polymer Research. - 2019. - Vol. 2, № 1. - P. 51-60.

70. Synthesis of nano ß-TCP and the effects on the mechanical and biological properties of ß-TCP/HDPE/UHMWPE nanocomposites / S. A. Mirsalehi, A. Khavandi, Sh. Mirdamadi [et al.] // Polymer composites. - 2010. - Vol. 31, № 10. - P. 1745-1753.

71. Fang L. Processing and mechanical properties of HA/UHMWPE nanocomposites / L. Fang, Y. Leng, P. Gao // Biomaterials. - 2006. - Vol. 27, № 20. -P. 3701-3707.

72. Xie M. Morphology and mechanical properties of injection-molded ultrahigh molecular weight polyethylene/polypropylene blends and comparison with compression molding / M. Xie, J. Chen, H. Li // Journal of applied polymer science. - 2009. - Vol. 111, № 2. - P. 890-898.

73. Liu G. Extrusion of ultrahigh molecular weight polyethylene under ultrasonic vibration field / G. Liu, H. Li // Journal of applied polymer science. - 2003. - Vol. 89, № 10. - P. 2628-2632.

74. Khalil Y. Influence of laser power on tensile properties and material characteristics of laser-sintered UHMWPE / Y. Khalil, A. Kowalski, N. Hopkinson // Manufacturing Review. - 2016. - Vol. 3. - Art. 15.

75. Ramli M. S. FDM preparation of bio-compatible UHMWPE polymer for artificial implant / M. S. Ramli, M. S. Wahab, M. Ahmad, A. S. Bala // ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences. - 2016. - Vol. 11, № 8. - P. 5474-5480.

76. Characterization of UHMWPE/PEG Filament and Its Solid Form after 3D-Printing with Fused Filament Fabrication / B. Arifvianto, M. J. Q. Abdullah, R. Dharmastiti [et al.] // Journal of Fibers and Polymer Composites. - 2024. - Vol. 3, № 1. - P. 41-48.

77. Eltit F. Mechanisms of adverse local tissue reactions to hip implants / F. Eltit, Q. Wang, R. Wang // Frontiers in bioengineering and biotechnology. - 2019. - Vol. 7. -Art. 176.

78. Affatato S. Advanced biomaterials in hip joint arthroplasty. A review on polymer and ceramics composites as alternative bearings / S. Affatato, A. Ruggiero, M. Merola // Composites Part B: Engineering. - 2015. - Vol. 83. - P. 276-283.

79. Uddin M. S. Predicting the wear of hard-on-hard hip joint prostheses / M. S. Uddin, L. C. Zhang // Wear. - 2013. - Vol. 301, № 1-2. - P. 192-200.

80. Apostu D. Current methods of preventing aseptic loosening and improving osseointegration of titanium implants in cementless total hip arthroplasty: a review / D. Apostu, O. Lucaciu, C. Berce // Journal of International Medical Research. - 2018. -Vol. 46, № 6. - P. 2104-2119.

81. Essner A. Hip simulator wear comparison of metal-on-metal, ceramic-on-ceramic and crosslinked UHMWPE bearings / A. Essner, K. Sutton, A. Wang // Wear. -2005. - Vol. 259, № 7-12. - P. 992-995.

82. Tribocorrosion reactions between metal-on-metal and metal-on-polymer surfaces for total hip replacement / J. Hesketh, X. Hu, D. Dowson, A. Neville //

Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part J: Journal of Engineering Tribology. - 2012. - Vol. 226, № 6. - P. 564-574.

83. Wear behaviour and wear debris characterization of UHMWPE on alumina ceramic, stainless steel, CoCrMo and Ti6Al4V hip prostheses in a hip joint simulator / S. B. Wang, S. Ge, H. Liu, X. L. Huang // Journal of Biomimetics, Biomaterials and Tissue Engineering. - 2010. - Vol. 7. - P. 7-25.

84. Sullivan S. J. L. Surface modifications for improved wear performance in artificial joints: a review / S. J. L. Sullivan, L. D. T. Topoleski // Jom. - 2015. - Vol. 67. - P. 2502-2517.

85. McKellop H. Development of an extremely wear-resistant ultra high molecular weight polythylene for total hip replacements / H. McKellop, F. W. Shen, B. Lu [et al.] // Journal of Orthopaedic Research. - 1999. - Vol. 17, № 2. - P. 157-167.

86. Larger diameter femoral heads used in conjunction with a highly cross-linked ultra-high molecular weight polyethylene: a new concept / O. K. Muratoglu, C. R. Bragdon, D. O'Connor [et al.] // The Journal of arthroplasty. - 2001. - Vol. 16, № 8. -P. 24-30.

87. Advances in the processing, sterilization, and crosslinking of ultra-high molecular weight polyethylene for total joint arthroplasty / S. M. Kurtz, O. K. Muratoglu, M. Evans, A. A. Edidin // Biomaterials. - 1999. - Vol. 20, № 18. - P. 16591688.

88. Oonishi H. Gamma-irradiated cross-linked polyethylene in total hip replacements—analysis of retrieved sockets after long-term implantation / H. Oonishi, Y. Kadoya, S. Masuda // Journal of Biomedical Materials Research: An Official Journal of The Society for Biomaterials, The Japanese Society for Biomaterials, and The Australian Society for Biomaterials and the Korean Society for Biomaterials. - 2001. -Vol. 58, № 2. - P. 167-171.

89. Carbon fiber-reinforced plastics as implant materials / R. Bader, E. Steinhauser, H. Rechl [et al.] // Der Orthopäde. - 2003. - Vol. 32. - P. 32-40.

90. Deng M. Properties of self-reinforced ultra-high-molecular-weight polyethylene composites / M. Deng, S. W. Shalaby // Biomaterials. - 1997. - Vol. 18, № 9. - P. 645-655.

91. Mano J. F. Bioinert, biodegradable and injectable polymeric matrix composites for hard tissue replacement: state of the art and recent developments / J. F. Mano, R. A. Sousa, L. F. Boesel [et al.] // Composites Science and Technology. - 2004. - Vol. 64, № 6. - P. 789-817.

92. Wood W. J. Improved wear and mechanical properties of UHMWPE-carbon nanofiber composites through an optimized paraffin-assisted melt-mixing process / W. J. Wood, R. G. Maguire, W. H. Zhong // Composites Part B: Engineering. - 2011. -Vol. 42, № 3. - P. 584-591.

93. Graphene and graphene oxide: synthesis, properties, and applications / Y. Zhu, S. Murali, W. Cai [et al.] // Advanced materials. - 2010. - Vol. 22, № 35. - P. 3906-3924.

94. Recent advances in graphene based polymer composites / T. Kuila, S. Bhadra, D. Yao [et al.] // Progress in polymer science. - 2010. - Vol. 35, № 11. - P. 1350-1375.

95. Ultra high molecular weight polyethylene/graphene oxide nanocomposites: Thermal, mechanical and wettability characterisation / S. Suner, R. Joffe, J. L. Tipper, N. Emami // Composites Part B: Engineering. - 2015. - Vol. 78. - P. 185-191.

96. Preparation, mechanical properties and biocompatibility of graphene oxide/ultrahigh molecular weight polyethylene composites / Y. Chen, Y. Qi, Z. Tai [et al.] //European Polymer Journal. - 2012. - Vol. 48, № 6. - P. 1026-1033.

97. Nanotribological behavior of graphene nanoplatelet reinforced ultra high molecular weight polyethylene composites / D. Lahiri, F. Hec, M. Thiesse [et al.] // Tribology International. - 2014. - Vol. 70. - P. 165-169.

98. Golchin A. Tribological behaviour of nanodiamond reinforced UHMWPE in water-lubricated contacts / A. Golchin, A. Villain , N. Emami // Tribology International. - 2017. - Vol. 110. - P. 195-200.

99. Mechanical properties optimization of poly-ether-ether-ketone via fused deposition modeling / X. Deng, Z. Zeng, B. Peng [et al.] // Materials. - 2018. - Vol. 11. - № 2. - P. 216.

100. Победря Б. Е. Механика композиционных материалов / Б. Е. Победря. М. : Издательство Московского университета, 1984. - 336 с.

101. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов / Л. Сегерлинд ; пер. с англ. А. А. Шестакова. - М. : Мир, 1979. - 392 с.

102. Zienkiewicz O. C. The finite element method set. / O. C. Zienkiewicz, R. L. Taylor. - Oxford : Elsevier, 2005. - 762 p.

103. A unified approach to determining the effective physicomechanical characteristics of filled polymer composites based on variational principles / S. A. Bochkareva, N. Y. Grishaeva, B. A. Lyukshin [et al.] // Mechanics of Composite Materials. - 2019. - Vol. 54. - P. 775-788.

163

Приложение А Акт о внедрении результатов в промышленном процессе

164

Приложение Б Акт о внедрении результатов в учебном процессе