Ученые ЭТИ СГТУ имени Гагарина Ю.А. заведующий лабораторией коллективного пользования «Современные методы исследования функциональных материалов и систем», доцент кафедры ЕМН Антон Станиславович Мостовой (индекс Хирша 23 по РИНЦ, 20 по Scopus), инженер лаборатории ОСУП Андрей Сергеевич Щербаков (индекс Хирша 6 по РИНЦ, 7 по Scopus), профессор кафедры ЕМН Андрей Васильевич Яковлев (индекс Хирша 13 по РИНЦ, 10 по Scopus) опубликовали статью «Melamine-Functionalized Graphene Oxide as a Multifunctional Modifier for High-Performance Epoxy Nanocomposites with Enhanced Mechanical Properties and Thermal Stability», в высокорейтинговом журнале «Polymers» (квартиль SCOPUS – Q1, Impact Factor = 4,9; CiteScore = 9,7). Перевод статьи на английский язык выполнен старшим преподавателем кафедры «Экономика и гуманитарные науки» Мариной Ивановной Лопуховой.

Разработка полимерных композитов с улучшенными механическими и термическими свойствами требует стратегий, преодолевающих проблему агломерации и слабого межфазного взаимодействия углеродных нанонаполнителей. В настоящей работе представлена эффективная стратегия ковалентной функционализации оксида графена (ГО) меламином для создания высокопроизводительных эпоксидных нанокомпозитов. Функционализация приводит к формированию азотсодержащих гетероциклических структур на поверхности ГО, что подтверждается методами ИК-Фурье и Раман-спектроскопии. Введение полученного модифицированного наполнителя (mel-GO) в эпоксидную матрицу обеспечивает синергетический эффект: аминогруппы меламина каталитически ускоряют отверждение, сокращая время гелеобразования с 146 до 48 минут и повышая максимальную температуру саморазогрева с 94 до 122 °C, что свидетельствует об усиленном межфазном взаимодействии. Это взаимодействие обуславливает выдающееся комплексное улучшение механических свойств — прочность при растяжении и изгибе возрастает более чем на 20%, а модули упругости — на 31% и 58% соответственно, по сравнению с композитом, содержащим немодифицированный ГО. Одновременно наблюдаются рост ударной вязкости (с 14 до 23 кДж/м²) и твёрдости (до 87 ед. Шора D). Ключевым достижением является радикальное повышение термической и термоокислительной стабильности: температура начала разложения (T₅%) возрастает на 27 °C, температура полуразложения (T₅₀%) — на 45 °C, а индекс термостойкости THRI увеличивается со 119.3 до 128.9 °C. Более чем двукратный рост выхода коксового остатка (до 9.29%) и повышение температуры размягчения по Вика до 175 °C подтверждают формирование эффективного термостабилизирующего барьерного слоя, обусловленного совместным действием азотсодержащих групп и диспергированных графеновых чешуек. Предложенный подход функционализации оксида графена меламином открывает путь к созданию эпоксидных композитов нового поколения с рекордным сочетанием прочности, ударной вязкости и термостойкости для применений в аэрокосмической отрасли, электронике и композитных конструкциях, работающих в экстремальных условиях.

Со статьей можно ознакомиться на странице журнала в открытом доступе: https://www.mdpi.com/2073-4360/18/5/657