Моделирование и оптимизация свойств отечественных муллитокорундовых композитов

Для перспективного класса новейших высокотемпературных композиционных материалов, состоящих из муллитокорундовых волокон, проведено опирающееся на имеющиеся экспериментальные данные математическое моделирование спектрально-кинетических, тепло- и электрофизических характеристик, плохо поддающихся экспериментальному определению. Модель, основанная на концепции представительного элемента, позволяет учитывать не только структурные закономерности материалов, теплофизические и электрические свойства образующих веществ, но и особенности (в частности, анизотропию) излучения в их объеме, а также широкий спектр внешних условий. После настройки модели на данные эксперимента (теплофизического или спектрального) удается рассчитать необходимые характеристики материалов в целом, исследовать физические процессы, протекающие в гетерогенных высокопористых структурах на различных пространственных и временных масштабах. В данном исследовании модель настраивалась на опубликованные результаты теплофизического эксперимента, что позволило для широкого диапазона температур установить ключевые параметры учета кооперативных эффектов при взаимодействии с электромагнитным излучением фрагментов материала. Получены новые важные данные о теплопроводности материалов, ее кондуктивной и радиационной компонент, теплоемкости, удельного электрического сопротивления и диэлектрической проницаемости. Проведено исследование в области внешних условий, для которой эксперимент существенно затруднен, даны конкретные рекомендации в отношении оптимизации свойств материалов. Результаты работы наглядно показывают эффективность математического материаловедения как инструмента, существенно расширяющего возможности экспериментальных методов.