Об'єкт дослідження - процеси формування структури і властивостей композиційних матеріалів на основі металів, полімерів і цементних в'яжучих, модифікованих нанорозмірним структурованим вуглецем. Предмет дослідження – закономірності процесів структуроутворення і формування комплексу фізико-механічних властивостей у композиційних матеріалах з добавками нанорозмірного структурованого вуглецю. Методи дослідження: теоретичні дослідження виконані методами квантово-хімічного моделювання; структурні дослідження виконувалися із застосуванням методів металографічного, спектроскопічного, електронномікроскопічного, рентгеноструктурного і рентгенофазового аналізу. Механічні властивості вимірювалися на випробувальній машині "Instron 5982". Визначення трибологічних властивостей проводилося на установці "CETR UMT Multi Speicmen Test System". Теоретичні і практичні результати: на підставі теоретичних уявлень квантової хімії розглянуті моделі формування металовуглецевих комплексів в алюмінії з різними вуглецевими структурами: фулеренами, нанотрубками, оніонами. Визначено параметри взаємодії наноструктур з атомами металів, що залежать від структурних і морфологічних особливостей нанорозмірних частинок. Визначено параметри взаємодії наноструктур з атомами металів, що залежать від структурних і морфологічних особливостей нанорозмірних частинок. Застосування вуглецевих наноструктур в будівельних матеріалах на основі поліетилентерефталату і цементних в'яжучих, крім підвищення механічних характеристик, виявилося актуальним для додання їм нових якостей. Встановлено, що введення вуглецевих наноструктур в полімерне волокно знижує його горючість. В умовах технологічної лінії виробництва волокна розроблений спосіб введення наноструктур в об'єм матеріалу, що забезпечує однорідність його розподілу. Застосування квантово-хімічного моделювання до взаємодії іонів кальцію з графенових поверхнями дозволило встановити процеси, що протікають при гідратації в цементних системах в присутності наноструктур, що визначають, в кінцевому підсумку, властивості результуючого композиту. Встановлено, що визначальними параметрами вуглецевих нанотрубок є: хімічний склад поверхні, що характеризує сорбційну здатність продуктів гідратації, і аспектне відношення, що визначає здатність формувати армуючий каркас окремих зерен цементного каменю. Наукова новизна: розрахована енергія зв'язків алюмінію з графенових поверхнями вихідних і функціоналізованих нанотрубок склала відповідно 0,1 ккал / моль і 43,6 ккал / моль. Значно посилення взаємодії є одним з визначальних чинників підвищення міцності (до 500 МПа і вище), трибологічних (20-30 %) властивостей алюмінієвого композиту, вихідними компонентами якого були алюміній марки АДО і вуглецеві наноструктури. Аналогічне підвищення механічних і трибологічних властивостей спостерігалося і на мідних нанокомпозитах. Вперше встановлено вплив вуглецевих наноструктур з різною морфологією на трибологічні характеристики металоматричних композиційних консолідованих порошкових і поверхнево зміцнених матеріалів. Ступінь упровадження: на підприємстві ТОВ "МАЙСТЕР ЖБК УКРАЇНА" проведені дослідно-промислові випробування наномодифікованих бетонів з використанням вуглецевих нанотрубок. Модифіковані склади були використані при виробництві залізобетонних конструкцій - стінових елементів для малоповерхового будівництва. В результаті проведених випробувань встановлено, що при наномодифікуванніі з бетонної суміші, призначеної для отримання бетону класу В15 П3, отримані бетони В25 П3. Економічний ефект склав 51 грн/куб.м.
