Математичне моделювання процесу утворення мікроволокон: дослідження, створення, програмне розв’язання, аналіз

Abstract

Аналіз сучасного стану та перспектив науки та технологій свідчить, що активні наукові дослідження мають державні пріоритети у країн з найбільш розвиненою економікою. Впровадження їх результатів змінює світові тенденції розвитку в напрямку значного розширення можливостей широкого кола галузей економіки: хімії, фармацевтики, фармакології, будівництва, авіації, аеронавтики та космонавтики, енергетики, оборони, транспорту тощо. Полімерні композиційні матеріали широко використовуються в багатьох сферах життєдіяльності, а в останні роки попит на них різко виріс та розширились галузі застосування від побутових товарів (тканин, текстилю, трикотажу, упаковки, біомедичних продуктів) до високотехнологічної продукції (аерокосмічної і військової техніки). Це обумовлено тим, що композити з двома або більше окремими складовими, що структурно доповнюють один одного, мають унікальні характеристики, які відсутні в кожному окремому компоненті. Проведення досліджень полімерних композицій потребує великої кількості багатофакторних експериментів. Це пов’язано зі значними затратами часу і матеріалів, оскільки вплив кожного фактора оцінюється окремо. Виходячи з цього, одним із шляхів, що дозволяє вести наукові дослідження прискореними темпами і знаходити рішення, максимально наближені до оптимальних з мінімальними витратами, є використання математичних методів планування і аналізу експериментів та створення програмного забезпечення для обробки одержаних результатів. Широкий спектр наукових досліджень щодо формування і вдосконалення мікрофібрилярної структури за течії розплаву суміші термодинамічно несумісних полімерів з використанням методів математичного моделювання було виконано у Київському національному університеті технологій та дизайну. Зокрема, на основі структурно-континуального підходу розроблена математична модель, яка описує процес утворення фібрил одного компоненту у масі іншого. Одержана модель добре описує реальні процеси деформації крапель дисперсної фази за течії розплавів сумішей полімерів у вхідній зоні формувального отвору, що дає можливість отримувати фібрили з діаметрами нанорозмірів та з покращеними властивостями.