Оптическая микроскопия полимерных композиционных материалов: Фундаментальные принципы, методы анализа и корреляция структуры со свойствами

В эпоху стремительного развития материаловедения, полимерные композиционные материалы (ПКМ) занимают центральное место благодаря своей уникальной комбинации легкости, прочности и функциональности. От аэрокосмической промышленности до биомедицины, их применение неуклонно расширяется, что требует глубокого понимания взаимосвязи между микроструктурой и макроскопическими свойствами. Именно здесь оптическая микроскопия выступает как незаменимый инструмент, позволяющий заглянуть в самые недра материала, выявить его структурные особенности и дефекты, которые напрямую влияют на эксплуатационные характеристики.

Настоящая работа призвана обеспечить всесторонний обзор принципов и практического применения оптической микроскопии для исследования ПКМ. Мы рассмотрим фундаментальные физические основы, лежащие в основе формирования изображения, проанализируем различные типы оптических микроскопов и их специфические возможности, углубимся в методы пробоподготовки, а также продемонстрируем, как микроскопические данные коррелируют с физико-механическими свойствами. Особое внимание будет уделено современным тенденциям и новым разработкам, открывающим беспрецедентные возможности для более глубокого понимания полимерных композитов. Для студента-материаловеда это исследование станет надежным фундаментом для дальнейшего изучения и практического применения методов анализа материалов.

Фундаментальные физические принципы оптической микроскопии

Любой, кто когда-либо держал в руках увеличительное стекло, интуитивно понимает суть оптического прибора: он делает невидимое видимым. Оптический микроскоп — это вершина этой идеи, сложная система линз и источников света, способная многократно увеличивать крошечные объекты. Однако за простым актом увеличения стоит целый каскад фундаментальных физических явлений, которые определяют не только то, что мы видим, но и насколько четко мы можем это рассмотреть. Понимание этих принципов критически важно, так как они диктуют пределы возможностей микроскопа и потенциал для улучшения качества изображения.

Устройство и принципы работы оптического микроскопа

В своей основе оптический микроскоп представляет собой изящную систему, состоящую из трех ключевых элементов: объектива, окуляра и осветительной системы. Каждый из них играет свою роль в магии увеличения.

Объектив, расположенный ближе всего к объекту исследования, является сердцем микроскопа. Он собирает свет, прошедший через образец или отразившийся от него, и формирует первичное, увеличенное, но перевернутое изображение. Этот процесс основан на явлении преломления света — изменении направления светового луча при его переходе из одной прозрачной среды в другую с разной оптической плотностью. Именно тщательно рассчитанные кривизны линз объектива позволяют сфокусировать свет и создать это первое изображение.

Окуляр, куда смотрит исследователь, принимает изображение, сформированное объективом, и увеличивает его еще раз, создавая вторичное, виртуальное изображение, которое воспринимается глазом.

Осветительная система, расположенная под предметным столиком (в проходящем свете) или над ним (в отраженном свете), обеспечивает равномерное и достаточное освещение образца. Она включает источник света (лампу), конденсор, который собирает световые лучи и направляет их на объект, и диафрагмы, регулирующие апертуру и контраст освещения.

Помимо преломления, в формировании изображения участвуют и другие оптические явления:

• Отражение света позволяет исследовать непрозрачные образцы, например, полимерные композиты с металлическими или сильно поглощающими наполнителями.
• Поглощение света различными участками образца создает контраст, позволяя различать структуры.
• Рассеяние света происходит, когда свет сталкивается с неоднородностями в образце. Этот эффект используется в темнопольной микроскопии для визуализации объектов, не поглощающих свет.
• Дифракция света — это явление огибания светом препятствий или прохождения через малые отверстия. В микроскопии свет, прошедший через объект, дифрагирует на его мельчайших деталях. Эти дифрагированные лучи затем собираются объективом и интерферируют с недифрагировавшим светом, формируя конечное изображение. Именно дифракция, как мы увидим далее, является фундаментальным ограничителем разрешающей способности любого оптического прибора.

Таким образом, изображение в микроскопе — это не просто увеличенная тень объекта, а сложная интерференционная картина, созданная взаимодействием света с микроструктурой образца.

Разрешающая способность и её ограничения

Когда мы говорим о качестве изображения в микроскопии, ключевым параметром является разрешающая способность (R). Это способность микроскопа давать раздельное изображение двух мелких, близко расположенных деталей объекта. Иными словами, это мера того, насколько мелко мы можем «увидеть» структуру материала. Противоположное понятие — предел разрешения (или разрешающее расстояние) — это минимальное расстояние между двумя точками, которые еще могут быть восприняты как отдельные объекты. Для стандартного оптического микроскопа, работающего в видимом свете, этот предел составляет около 0,2 мкм (или 200 нм). Преодоление этого барьера было и остается одной из главных задач в развитии микроскопии.

Основополагающая формула, описывающая разрешающую способность оптического микроскопа, была предложена Эрнстом Аббе и выглядит так:

R = λ / (2NA)

Где:

• R — разрешающее расстояние (предел разрешения);
• λ — длина волны используемого света;
• NA — числовая апертура объектива.

Из этой формулы очевидно, что для улучшения разрешающей способности (т.е. уменьшения R) необходимо либо уменьшить длину волны света λ, либо увеличить числовую апертуру NA.

Критическую роль в этой формуле играет числовая апертура (NA). Она является безразмерной величиной, характеризующей способность объектива собирать свет, дифрагировавший от объекта. Чем больше света объектив способен собрать, тем больше информации о мелких деталях объекта он получает, и тем выше его разрешающая способность. Числовая апертура объектива рассчитывается по формуле:

NA = n ⋅ sinα

Где:

• n — показатель преломления среды между объектом и линзой объектива (для воздуха n ≈ 1);
• α — половина углового конуса света, который объектив способен собрать от точки объекта.

Таким образом, чем выше числовая апертура, тем меньше предел разрешения и, следовательно, выше разрешающая способность микроскопа.

Существует несколько проверенных методов для повышения разрешающей способности:

1. Использование коротковолнового света: Поскольку λ находится в числителе формулы Аббе, уменьшение длины волны света прямо пропорционально улучшает разрешение. Видимый свет имеет длины волн от примерно 400 до 700 нм. Использование ультрафиолетового (УФ) излучения с длиной волны около 250-280 нм позволяет теоретически улучшить разрешающую способность оптического микроскопа примерно в 1,5-2 раза по сравнению с видимым светом (например, 550 нм). Это может уменьшить предел разрешения до 0,1 мкм и даже менее, открывая путь к наблюдению более тонких структур. Однако УФ-микроскопия требует специализированной оптики, прозрачной для УФ-излучения, и невидима для человеческого глаза, что требует использования УФ-чувствительных камер.
2. Увеличение числовой апертуры с помощью иммерсионных объективов: Показатель преломления n в формуле NA = n ⋅ sinα относится к среде между объектом и объективом. Для большинства «сухих» объективов этой средой является воздух (n ≈ 1). Однако, если заполнить это пространство прозрачной жидкостью с более высоким показателем преломления, такой как иммерсионное масло (например, кедровое масло с n=1,515 или синтетическое масло), числовая апертура значительно возрастет, а с ней и разрешающая способность. Иммерсионное масло уменьшает потери света из-за полного внутреннего отражения на границе стекло/воздух, позволяя объективу собрать больше света, дифрагировавшего от объекта. Это особенно важно для объективов с большим увеличением.

В конечном итоге, глубокое понимание этих физических принципов является краеугольным камнем для эффективного использования оптической микроскопии и интерпретации полученных изображений в материаловедении полимеров.

Основные типы оптических микроскопов для исследования полимерных композиционных материалов

Выбор подходящего оптического микроскопа для исследования полимерных композиционных материалов (ПКМ) подобен выбору правильного инструмента для ювелирной работы: каждый метод имеет свои уникальные преимущества и ограничения, которые определяются особенностями исследуемого объекта и конкретными целями анализа. Рассмотрим наиболее распространенные и специализированные типы оптических микроскопов, применяемых в материаловедении полимеров.

Классические методы оптической микроскопии

Начнем с фундаментальных методов, которые легли в основу всех последующих разработок и до сих пор широко используются благодаря своей простоте и эффективности.

1. Светлопольная микроскопия. Это самый распространенный и базовый метод. Принцип его работы прост: свет от источника проходит через образец, а затем через объектив и окуляр к глазу или камере. Контраст изображения формируется за счет поглощения света различными частями образца или его рассеяния. Светлопольная микроскопия идеально подходит для анализа окрашенных образцов или тех, что обладают собственным достаточно высоким контрастом. В полимерном материаловедении это могут быть композиты с ярко выраженными фазами или включениями, а также образцы, специально окрашенные для выделения определенных структур.
2. Темнопольная микроскопия. Если светлопольная микроскопия использует проходящий свет, то темнопольная фокусируется на свете, рассеянном образцом. Специальный конденсор направляет свет на образец таким образом, что прямые лучи не попадают в объектив. Таким образом, поле зрения остается темным, а на темном фоне становятся видимыми светящиеся объекты – те структуры, которые рассеивают свет (например, границы фаз, поры, мелкие частицы наполнителя). Этот метод особенно ценен для исследования прозрачных объектов без их окрашивания, позволяя выявлять мельчайшие оптические неоднородности, которые остаются невидимыми в светлопольном режиме.
3. Фазово-контрастная микроскопия. Этот метод, разработанный Фрицем Цернике, позволяет визуализировать структуры, которые не поглощают свет и поэтому невидимы в светлопольном микроскопе, но отличаются показателем преломления. Свет, проходящий через такие объекты, испытывает фазовые сдвиги. Система фазово-контрастного микроскопа преобразует эти невидимые фазовые сдвиги в изменения амплитуды (яркости) света, делая их видимыми. Это особенно полезно для различения фаз в полимерных смесях или для анализа морфологии полимерных волокон, где различия в показателе преломления могут быть незначительными.
4. Поляризационная микроскопия. Один из наиболее мощных инструментов для исследования полимеров. Его принцип основан на использовании поляризованного света и анализе его взаимодействия с анизотропными материалами. Анизотропия – это свойство материала, при котором его оптические (или другие) свойства зависят от направления. Многие полимеры, особенно кристаллические или ориентированные (например, волокна, пленки), обладают анизотропией, в отличие от изотропных (неориентированных) полимеров, которые не влияют на поляризацию света.
   

   В поляризационном микроскопе свет проходит через поляризатор, который пропускает только свет, колеблющийся в одной плоскости. Затем этот поляризованный свет проходит через образец, а после него – через анализатор, который расположен перпендикулярно поляризатору. Если образец анизотропен, он изменяет плоскость поляризации проходящего света, и часть света проходит через анализатор, создавая яркое изображение на темном фоне. Этот метод позволяет:

   • Анализировать оптические свойства материалов, такие как двойное лучепреломление, которое напрямую связано с ориентацией молекулярных цепей.
   • Изучать кристаллические структуры полимеров, определять размеры и форму сферолитов, их ориентацию.
   • Выявлять дефекты в пленках, например, области с остаточными напряжениями или неоднородной ориентацией.
5. Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия. Этот метод основан на явлении люминесценции, когда некоторые вещества (флюорохромы) поглощают свет одной длины волны (обычно УФ или синий) и испускают свет другой, более длинной волны. Микроскоп оснащен специальными фильтрами, которые пропускают возбуждающий свет к образцу и отсекают его после прохождения через образец, пропуская только свет люминесценции.
   

   Люминесцентная микроскопия позволяет исследовать вещества со схожими оптическими характеристиками, если они обладают разной способностью к люминесценции или если их можно избирательно пометить флюорохромами. В химии и материаловедении полимеров органические люминофоры (флюорохромы) активно применяются для:

   • Выявления дефектов и пор в полимерных материалах, например, с использованием акридинового оранжевого.
   • Маркировки фаз в полимерных смесях, например, родамин Б может избирательно окрашивать одну из фаз, делая ее видимой на фоне другой. Это критически важно для изучения фазового разделения и морфологии полимерных композитов.

Специализированные и современные оптические микроскопы

Развитие технологий привело к появлению более сложных и мощных систем, расширяющих границы оптической микроскопии.

1. Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (КЛСМ). Эта разновидность оптической микроскопии представляет собой значительный шаг вперед. Вместо того чтобы освещать весь образец сразу, КЛСМ использует сфокусированный лазерный луч для сканирования образца точка за точкой. Ключевой особенностью является использование точечной диафрагмы, расположенной в конфокальной плоскости относительно фокусирующей линзы. Эта диафрагма отсекает фоновый рассеянный свет, который приходит из-за пределов фокальной плоскости, что обеспечивает высокий контраст и беспрецедентное пространственное разрешение в плоскости и по глубине.

   Главные преимущества КЛСМ:

   • Оптическое секционирование: возможность получать серию изображений на различных глубинах образца без его физического разрезания.
   • Трехмерная (3D) реконструкция: из серии оптических срезов можно построить полноценное трехмерное изображение внутренней структуры материала, что особенно ценно для изучения распределения наполнителей и дефектов в объеме композита.
2. Металлографические микроскопы. Хотя название намекает на металлы, эти микроскопы широко применяются для изучения структуры самых разных материалов, включая полимерные композиты, в отраженном свете. Они обычно оснащены мощными источниками света и специализированными объективами для работы с непрозрачными образцами.

   Особенности инвертированной конструкции: Многие металлографические микроскопы имеют инвертированную конструкцию, где объективы располагаются под предметным столиком. Это позволяет:

   • Исследовать крупные или тяжелые образцы с неровной поверхностью, которые трудно разместить на стандартном предметном столике.
   • Обеспечить стабильность фокуса, так как поверхность образца прижимается к столику, а не висит над ним.
   • Изучать поперечные сечения композитов, выявляя слои, дефекты на поверхности среза, распределение волокон или частиц наполнителя.
3. Стереомикроскопы. В отличие от других микроскопов, которые дают плоское двухмерное изображение, стереомикроскопы создают трехмерное (стереоскопическое) восприятие изображения. Это достигается за счет наличия двух независимых оптических каналов для каждого глаза, имитирующих бинокулярное зрение человека.

   Типичный диапазон увеличений стереомикроскопов составляет от 2× до 100×. Это относительно невысокие увеличения по сравнению с другими типами, но они обеспечивают:

   • Большое поле зрения, что удобно для первичного осмотра крупных образцов.
   • Удобство при манипуляциях с образцами (например, с помощью пинцетов или игл) непосредственно под микроскопом, что важно на этапах пробоподготовки или сортировки.
   • Применяются в контроле качества для быстрого выявления крупных дефектов, поверхностной морфологии, расслоений или неоднородностей в композитах.

Каждый из этих микроскопов открывает свою уникальную «перспективу» на сложный мир полимерных композиционных материалов, �� их комбинированное использование позволяет получить максимально полную картину структуры материала.

Применение оптической микроскопии для выявления структурных особенностей и дефектов ПКМ

Оптическая микроскопия — это не просто инструмент для получения увеличенных изображений; это мощный аналитический метод, позволяющий изучать морфологию поверхности полимеров, их микроструктуру и проводить качественный, а зачастую и количественный анализ дефектов. Применительно к полимерным композиционным материалам (ПКМ), она дает возможность углубленно исследовать такие критически важные аспекты, как фазовое разделение, распределение наполнителя, наличие дефектов и ориентация армирующих волокон.

Анализ фазового разделения и морфологии

Полимерные смеси и наноструктурные полимеры часто характеризуются сложной морфологией, обусловленной фазовым разделением – процессом, при котором изначально гомогенная смесь распадается на две или более фазы. Оптическая микроскопия, особенно в режимах фазового контраста или поляризации (если фазы обладают анизотропией), становится незаменимым инструментом для визуализации этих структур.

Например, при исследовании наноструктурных полимерных смесей на основе полиэтилена и поливинилхлорида (ПВХ), оптическая микроскопия позволяет наблюдать различные морфологические структуры:

• Дисперсная морфология, где одна полимерная фаза диспергирована в виде мелких глобул или островков в непрерывной матрице другой фазы.
• Ко-непрерывная морфология, при которой обе фазы образуют взаимопроникающие, непрерывные сетки.
• Ламеллярная морфология, характерная для некоторых блок-сополимеров, где фазы образуют чередующиеся слои.

Изучение этих морфологических структур критически важно, так как они напрямую влияют на конечные физико-механические свойства материала, определяя его прочность, эластичность и долговечность. Недооценка этих связей может привести к значительным ошибкам в проектировании и эксплуатации материалов, ведь даже незначительные изменения в морфологии фаз способны кардинально изменить поведение композита.

Оценка распределения наполнителя

Введение наполнителей, особенно наночастиц, является ключевым аспектом создания ПКМ с улучшенными свойствами. Однако эффективность наполнителя во многом зависит от его равномерного распределения в полимерной матрице. Оптическая микроскопия позволяет:

• Оценивать размеры и распределение частиц наполнителя в объеме полимерной матрицы. Этот метод эффективен для частиц с размерами от субмикронного до нескольких десятков микрометров. Визуализация позволяет определить, насколько равномерно распределены частицы, есть ли крупные агломераты или пустые от наполнителя области.
• Выявлять неравномерное распределение наполнителя, особенно наночастиц, что может привести к локальным концентрациям напряжений и ухудшению свойств. Однако для самих наночастиц с размерами менее 200-300 нм оптическая микроскопия имеет ограничения по разрешающей способности. Для их детального исследования требуются методы с более высоким разрешением, такие как электронная или сканирующая зондовая микроскопия. Тем не менее, оптический микроскоп может успешно выявлять агрегаты таких наночастиц, которые уже достигают микронных размеров.

Идентификация дефектов

Дефекты в полимерных материалах и композитах могут возникать на всех этапах производства и эксплуатации, существенно снижая их надежность и срок службы. Оптическая микроскопия является быстрым и эффективным инструментом для их идентификации.

• Дефектоскопия полимерных пленок: В производстве полимерных пленок, например, полиэтиленовой стретч-пленки, оптическая микроскопия незаменима для выявления таких дефектов, как «гелики» (нерасплавленные частицы полимера или загрязняющие включения). Эти «гелики» могут варьироваться в размерах от нескольких микрометров до сотен микрометров, что делает их легко обнаруживаемыми оптическим микроскопом. Минимальный размер дефектов, которые могут быть обнаружены в полимерных пленках, составляет около 1 мкм.
• Визуализация трещин и отслоений: В деформированных композитах, особенно после механических испытаний, с помощью микроскопа хорошо видны трещины, поры и отслоения полимера от наполнителя. Это позволяет анализировать механизмы разрушения материала и оценивать качество адгезии между матрицей и наполнителем.

Количественный анализ ориентации волокон

В волокнистых композитах, таких как стекло- или углепластики, механические свойства сильно зависят от объемного содержания и ориентации армирующих волокон. Оптические методы позволяют не только качественно наблюдать волокна, но и проводить их количественный анализ.

• Определение объемного содержания армирующего волокна: Анализируя поперечные сечения слоистых композитов, можно с высокой точностью (до 1-2%) определить объемное содержание волокна, что критически важно для контроля производственных параметров и прогнозирования свойств.
• Анализ ориентации волокон: Этот аспект особенно важен, поскольку механические свойства композита могут быть анизотропными. Специализированное программное обеспечение для обработки изображений используется для:
  • Измерения угла каждого волокна относительно заданной оси.
  • Построения гистограмм распределения углов ориентации, которые показывают преобладающие направления волокон.
  • Оценки коэффициента анизотропии, который количественно характеризует степень ориентации волокон.
• Оценка искажений внутренней структуры: Исследование поперечных сечений композитных материалов с внедренным оптоволокном позволяет выявлять формирование смоляных карманов (областей с избытком связующего и отсутствием волокон) и оценивать общие искажения внутренней структуры, вызванные введением посторонних элементов.

Таким образом, оптическая микроскопия предоставляет бесценные данные для глубокого анализа структуры ПКМ, что является основой для оптимизации их производства и улучшения эксплуатационных характеристик.

Методы пробоподготовки для оптической микроскопии полимерных композитов

Получение высококачественных и информативных изображений полимерных композиционных материалов (ПКМ) с помощью оптической микроскопии невозможно без адекватной пробоподготовки. Это критически важный этап, определяющий успех всего исследования, поскольку небрежная или неправильная подготовка образца может привести к артефактам, искажениям или потере ценной микроструктурной информации.

Подготовка тонких срезов

Для исследования прозрачных или полупрозрачных ПКМ в просвечивающем режиме (т.е. когда свет проходит сквозь образец), необходимо получить очень тонкие срезы.

• Использование микротома: Тонкие срезы композитных материалов получают с помощью микротома — специализированного прибора, позволяющего контролируемо снимать слои материала. Толщина среза может варьироваться в широком диапазоне, обычно от 0,5 до 100 мкм, в зависимости от прозрачности материала и требуемой детализации. Для этой цели часто используются ротационные микротомы или более прецизионные ультрамикротомы. В случае полимерных композитов с твердыми наполнителями, такими как волокна или керамические частицы, могут потребоваться твердосплавные или алмазные ножи.
• Криомикротомия для термочувствительных и мягких полимеров: Многие полимерные материалы, особенно термопласты или мягкие эластомеры, могут деформироваться или плавиться под воздействием тепла, выделяющегося при резке, а также могут быть слишком мягкими для получения тонких срезов при комнатной температуре. В таких случаях применяется криомикротомия. Образец охлаждается до очень низких температур (обычно до -100 °C) с использованием жидкого азота или других криогенных агентов. Низкая температура делает полимер более хрупким и жестким, что предотвращает его деформацию и позволяет получать срезы высокого качества без артефактов. Это особенно важно для исследования морфологии фаз в полимерных смесях или для сохранения тонкой структуры мягких наполнителей.

Подготовка шлифованных и полированных поверхностей

Многие полимерные композиты, особенно те, что армированы волокнами (стеклопластики, углепластики) или содержат крупные частицы, исследуются в отраженном свете. Для таких образцов ключевым требованием является получение идеально ровной и зеркально гладкой поверхности.

• Цифровые микроизображения шлифованных поперечных сечений: Для анализа внутренней структуры, распределения наполнителя или ориентации волокон, часто готовят поперечные сечения образца. После первичной резки или распиловки, поверхность образца подвергается шлифовке. Современные цифровые микроскопы позволяют получать высококачественные микроизображения непосредственно со шлифованных поверхностей, особенно если они достаточно гладкие.
• Многостадийная полировка образцов: Для достижения максимальной четкости и отсутствия артефактов, особенно при высоких увеличениях, необходима многостадийная полировка. Это особенно актуально для стекло- и углепластиков, где важно избежать вырывания волокон или образования царапин, которые могут быть ошибочно интерпретированы как дефекты. Процесс полировки включает несколько этапов с использованием абразивных материалов с постепенно уменьшающейся зернистостью:
  1. Начальная шлифовка: Обычно начинают с абразивов на основе карбида кремния (SiC) с крупной зернистостью, например, P120, P240, для удаления грубых неровностей после резки. Затем переходят к более мелким зернам (P600, P1200), чтобы постепенно сгладить поверхность и удалить глубокие царапины.
  2. Средняя полировка: На этом этапе используются алмазные суспензии с зернистостью 6 мкм, 3 мкм, 1 мкм. Алмазные частицы обеспечивают эффективное удаление материала и создание более гладкой поверхности.
  3. Финишная полировка: Завершающий этап, на котором используется коллоидный кремнезем (SiO₂) с ультрамелкой зернистостью (0,05 мкм). Цель финишной полировки – достижение зеркальной поверхности, свободной от микроцарапин, что критически важно для получения высококонтрастных изображений при максимальных увеличениях.
• Подготовка для исследования нанонаполнителей: Для оптической микроскопии нанонаполненных полимерных композитов, из-за ограниченной разрешающей способности оптических микроскопов (обычно 200 нм), пробоподготовка чаще всего направлена на выявление агрегатов наночастиц или макроскопических неоднородностей, а не отдельных наночастиц. Тонкие срезы или полированные поверхности готовятся аналогично обычным композитам. Однако для получения детальной информации о распределении самих наночастиц (размером в единицы или десятки нанометров) требуются методы, обладающие более высоким разрешением, такие как атомно-силовая микроскопия (АСМ) или просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ), которые могут требовать еще более специфической пробоподготовки (например, ультратонкие срезы для ПЭМ).

Правильный выбор и строгое соблюдение методики пробоподготовки являются залогом получения достоверных и интерпретируемых результатов при оптическом исследовании полимерных композиционных материалов.

Корреляция данных оптической микроскопии с физико-механическими свойствами и другими методами анализа

Понимание структуры материала на микроуровне — это первый шаг к предсказанию и контролю его макроскопических свойств. Данные, полученные с помощью оптической микроскопии, позволяют установить прямые взаимосвязи между микроструктурными особенностями полимерных композитов и их физико-механическими характеристиками, формируя основу для целенаправленного проектирования материалов. Однако для полного понимания часто требуется комплексный подход, сочетающий оптическую микроскопию с другими высокоразрешающими или спектроскопическими методами.

Влияние микроструктуры на механические свойства

Микроструктура полимера или композита — это не просто красивый узор, а функциональная карта, которая диктует его поведение под нагрузкой, его долговечность и сопротивляемость внешним воздействиям.

• Корреляция размера и формы сферолитов с ударной вязкостью и прочностью на разрыв: В кристаллических полимерах, таких как полипропилен или полиэтилен, оптическая микроскопия позволяет наблюдать и характеризовать сферолиты – радиально-лучистые кристаллические образования. Размер и форма этих сферолитов оказывают значительное влияние на механические свойства. Например, принято считать, что чем меньше размер сферолитов, тем выше ударная вязкость и прочность на разрыв полимера. Мелкие сферолиты создают более однородную и плотную структуру, которая эффективнее препятствует распространению трещин. Напротив, крупные сферолиты могут привести к формированию хрупких границ между ними, что снижает механические свойства.
• Влияние пор, микротрещин, содержания и ориентации волокон на прочность и хрупкость композитов:
  • Поры и микротрещины, легко выявляемые оптической микроскопией, являются концентраторами напряжений. Их наличие и размер напрямую снижают прочность материала и увеличивают хрупкость. В полимерных композитах они могут возникать из-за неполного смачивания наполнителя, усадки связующего или неудачной технологии формования.
  • Механические свойства усиленных волокнами компаундов в огромной степени зависят от содержания и ориентации волокон внутри материала. Например, прочность на растяжение композитов с однонаправленными волокнами может быть в 5-10 раз выше вдоль ориентации волокон по сравнению с перпендикулярным направлением. Более того, увеличение объемного содержания волокон от 30% до 60% может повысить прочность на растяжение композита на 50-100% при условии оптимальной ориентации. Отклонения от заданной ориентации или недостаточное объемное содержание волокон, выявленные оптически, приводят к значительному падению ожидаемых механических свойств.

Комплексное применение с другими методами анализа

Хотя оптическая микроскопия предоставляет обширную информацию о микроструктуре, ее разрешающая способность имеет естественные ограничения. Для получения полного понимания структуры и свойств полимерных композитов часто требуется комплексное применение с другими, комплементарными методами анализа.

1. Сравнение с электронной микроскопией (СЭМ, ПЭМ):
   • Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) обеспечивает значительно более высокое разрешение по сравнению с оптической микроскопией, достигая до 1 нм. Она позволяет детально исследовать морфологию поверхности, фазовое разделение, распределение наполнителя и дефекты на наноуровне, а также проводить элементный анализ.
   • Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) предлагает еще более высокое разрешение, до 0,1 нм, позволяя исследовать образцы на атомно-молекулярном уровне, изучать кристаллическую структуру наночастиц и тонкую морфологию фаз.
   • Таким образом, электронная микроскопия дополняет оптическую, позволяя «увеличить» детали, выявленные оптически, и рассмотреть их на значительно более высоком уровне детализации.
2. Рентгеноструктурный анализ (РСА):
   • РСА является незаменимым методом для изучения кристаллической структуры полимерных материалов. В отличие от оптической микроскопии, которая дает информацию о морфологии кристаллических образований (сферолитов), РСА позволяет получить количественные данные о степени кристалличности, размерах кристаллитов и пространственной группировке атомов в кристаллической решетке. Эти данные крайне важны для понимания механических, термических и барьерных свойств полимеров. Комбинация РСА с оптической микроскопией позволяет связать морфологию кристаллитов с их атомной структурой.
3. ИК-спектроскопия и рамановская спектроскопия:
   • Эти методы молекулярной спектроскопии используются для химического анализа и могут предоставлять информацию о распределении наполнителя в полимерной матрице, а также для оценки размеров рассеивающих частиц. Рамановская спектроскопия, например, позволяет определять размеры наночастиц наполнителя косвенно, по изменению ширины и сдвига пиков, связанных с фононными модами, которые зависят от размера кристаллитов. Методы также используются для картирования распределения наполнителя путем анализа интенсивности характеристических пиков спектра в различных точках образца, что дополняет визуальные данные оптической микроскопии.
4. Сканирующая зондовая микроскопия (например, атомно-силовая микроскопия, АСМ):
   • АСМ обеспечивает разрешение около 1 нм и позволяет получать топографические изображения поверхности образца на нанометровом уровне, а также измерять локаль��ые механические и электрические свойства. Для полимерных композитов АСМ особенно ценна для наблюдения распределения отдельных наночастиц наполнителя, их агрегации, а также для исследования морфологии фаз в наноструктурных полимерных смесях.

Сочетание оптической микроскопии с этими передовыми аналитическими инструментами создает мощный синергетический эффект, позволяя исследователям получать всестороннее, многоуровневое понимание сложных взаимосвязей между составом, структурой и свойствами полимерных композиционных материалов.

Современные тенденции и новые разработки в оптической микроскопии для полимерных композитов

Развитие оптической микроскопии не стоит на месте, постоянно предлагая новые решения для преодоления традиционных ограничений и раскрывая беспрецедентные возможности для материаловедения полимерных композитов. Современные тенденции направлены на повышение разрешения, создание трехмерных моделей и использование нелинейных оптических эффектов, а также на глубокую автоматизацию и цифру анализа.

Трехмерная (3D) оптическая микроскопия

Одно из наиболее значимых достижений — это возможность получения трехмерных изображений образцов. В отличие от традиционных методов, дающих плоское двухмерное изображение, 3D микроскопия позволяет изучать внутреннюю структуру материала в объеме.

• Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (КЛСМ) является пионером в этой области. Благодаря своей способности к оптическому секционированию, КЛСМ может получать серии изображений на различных глубинах образца. Затем эти «оптические срезы» могут быть программно объединены для реконструкции полноценного трехмерного изображения. Это позволяет детально анализировать распределение наполнителя, дефекты, фазовое разделение и ориентацию волокон не только на поверхности, но и внутри материала, что невозможно для классических методов.
• Цифровые 3D микроскопы представляют собой еще одно направление, использующее оптические принципы в сочетании с передовыми вычислительными алгоритмами. Они способны изучать объекты с увеличением до 5000× и получать 3D-изображения за счет сложения изображений, полученных с разными фокусными расстояниями. Это особенно полезно для анализа морфологии поверхности, измерения неровностей и текстуры.

Нелинейная оптическая микроскопия

Это передовое направление использует уникальные свойства света при его взаимодействии с веществом в условиях высокой интенсивности лазерного излучения. Вместо простого поглощения, отражения или преломления, материал начинает генерировать новые оптические сигналы, которые несут богатую структурную и химическую информацию.

К видам нелинейной оптической микроскопии относятся:

• Двухфотонная флуоресцентная микроскопия (2PFM): Вместо одного фотона, возбуждающего флуоресценцию, используются два фотона с меньшей энергией, которые одновременно поглощаются молекулой. Это позволяет возбуждать флуоресценцию только в фокальной точке, обеспечивая глубокое проникновение в образец и уменьшение фотообесцвечивания.
• Генерация второй гармоники (SHG): Происходит, когда материал с нецентросимметричной структурой (например, ориентированные волокна или кристаллиты) взаимодействует с лазерным излучением и генерирует свет с удвоенной частотой. SHG позволяет визуализировать кристаллическую структуру, полярность молекул и ориентацию волокон без необходимости окрашивания образца.
• Когерентное антистоксово рамановское рассеяние (CARS): Этот метод основан на нелинейном рамановском эффекте и позволяет получать химически специфические изображения. CARS обеспечивает высококонтрастную визуализацию химического состава различных фаз в полимерах и композитах, также без окрашивания, и обладает высокой скоростью сканирования.

Преимущества нелинейной оптической микроскопии для полимерных композитов:

• Глубокое проникновение в образец: Лазерное излучение с большей длиной волны (в ИК-диапазоне) меньше рассеивается материалом, позволяя получать изображения из глубины образца.
• Уменьшение фотообесцвечивания: За счет локализованного возбуждения в фокальной точке снижается повреждение образца.
• Получение структурной и химической информации без окрашивания: Это критически важно для чувствительных к окрашиванию материалов или когда введение флюорохромов нежелательно.

Микроскопы сверхвысокого разрешения и автоматизация

Стремление преодолеть дифракционный предел Аббе привело к появлению революционных технологий, позволяющих достичь нанометрового разрешения в оптической микроскопии.

• Разработки микроскопов с рекордным разрешением в 1 нанометр: Это достигается за счет объединения различных методов, таких как сканирующая ближнепольная оптическая микроскопия (с-БОМ) и атомно-силовая микроскопия (АСМ). С-БОМ использует зонд, расположенный в непосредственной близости от поверхности образца, чтобы обойти дифракционный предел, а АСМ обеспечивает точное позиционирование зонда и получение топографической информации. Такие гибридные системы открывают путь к созданию материалов на атомном уровне, позволяя наблюдать даже самые мелкие детали распределения наночастиц и тонкую морфологию фаз.
• Моторизация оптических микроскопов и интеграция с программным обеспечением для анализа изображений: Современные микроскопы оснащаются прецизионными моторизованными столиками, автоматизированными системами фокусировки и смены объективов. Эта моторизация в сочетании с мощным программным обеспечением для анализа изображений значительно упрощает и ускоряет процесс исследований, повышая эффективность работы и обеспечивая количественный анализ микроструктуры. Такое ПО позволяет:
  • Автоматизированный подсчет частиц и измерение их размеров и формы.
  • Определение объемной доли фаз в полимерных смесях или композитах.
  • Анализ пористости, включая размер, распределение и объем пор.
  • Оценка ориентации волокон и расчет коэффициента анизотропии.
  • Определение толщины слоев в многослойных композитах.

Эти разработки не только расширяют возможности исследования полимерных композитов, но и делают процесс анализа более точным, быстрым и воспроизводимым, что крайне важно для научных исследований и промышленного контроля качества.

Заключение

Оптическая микроскопия, от классических светлопольных методов до передовых нелинейных и 3D систем, остается краеугольным камнем в современном материаловедении полимерных композиционных материалов. Она предоставляет уникальную возможность заглянуть в микромир этих сложных систем, раскрывая их морфологию, распределение компонентов, наличие дефектов и ориентацию волокон – все те структурные особенности, которые напрямую определяют их макроскопические физико-механические свойства.

В ходе данного исследования мы углубились в фундаментальные физические принципы, лежащие в основе работы оптических микроскопов, подробно рассмотрели роль разрешающей способности и числовой апертуры, а также методы их оптимизации. Мы проанализировали разнообразие доступных оптических микроскопов, от базовых до специализированных, таких как поляризационные, люминесцентные и конфокальные лазерные сканирующие микроскопы, подчеркивая их специфические преимущества и области применения для ПКМ. Особое внимание было уделено критически важным аспектам пробоподготовки, включая криомикротомию и многостадийную полировку, обеспечивающим получение максимально информативных изображений.

Ключевым выводом является неразрывная связь между микроструктурой, выявленной оптической микроскопией, и функциональными свойствами материалов. Понимание того, как размер сферолитов влияет на ударную вязкость, а ориентация волокон – на прочность композита, открывает путь к целенаправленному проектированию материалов с заданными характеристиками. При этом, несмотря на свою мощь, оптическая микроскопия часто выступает как часть комплексного подхода, дополняясь данными электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа и спектроскопических методов для получения всестороннего понимания. Без такого комплексного подхода невозможно в полной мере реализовать потенциал современных полимерных композитов, а значит, и создавать материалы нового поколения.

Современные тенденции, такие как развитие трехмерной и нелинейной оптической микроскопии, а также интеграция микроскопов с продвинутым программным обеспечением для автоматизированного количественного анализа, обещают еще более глубокое и точное понимание структуры полимерных композитов. Эти инновации не только расширяют границы научного познания, но и предоставляют инженерам и материаловедам мощные инструменты для разработки следующего поколения высокоэффективных полимерных материалов. Таким образом, оптическая микроскопия продолжает эволюционировать, оставаясь незаменимым инструментом, вносящим неоценимый вклад в развитие материаловедения полимеров.

Список использованной литературы

1. Феофанов, А.В. Основы оптической микроскопии. Курс лекций. – М., 2010. – 40 с.
2. Аппельт, Г. Введение в методы микроскопического исследования. Пер. с 3-го нем. изд. – М.: Медгиз, 1959. – 426 с.
3. Ахманов, С.А., Никитин, С.Ю. Физическая оптика. Учебник. 2-е изд. – М.: Изд-во МГУ; Наука, 2004. – 656 с.
4. Устройство микроскопа и правила работы с ним [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://e-lib.gasu.ru/eposobia/papina/bolprak/R_1_1.html (дата обращения: 26.10.2025).
5. Оптическое оборудование [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.symmetron.ru/suppliers/optics/Stereomicroscope.shtml (дата обращения: 26.10.2025).
6. Сканирующие ближнепольные микроскопы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.cryosystems.ru/?cat=87 (дата обращения: 26.10.2025).
7. Кахраманлы, Ю.Н. Несовместимые полимерные смеси и композиционные материалы на их основе. – Баку: ЭЛМ, 2013. – 152 с.
8. Охлопкова, А.А., Петрова, П.Н., Попов, С.Н., Слепцова, С.А. Полимерные композиционные материалы триботехнического назначения на основе политетрафторэтилена // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 3.
9. Ли, X., Невплл, К. Справочное руководство по эпоксидным смолам. Пер. с англ. / Под ред. Н. В. Александрова. – М.: Энергия, 1973. – 415 с.
10. Ахматова, О.В. Композиционные материалы на основе модифицированного эпоксидного олигомера и нанонаполнителей. – 2011.
11. Применение растровой электронной микроскопии в исследованиях адгезионных соединений [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.chemicalnow.ru/chemies-5757-1.html (дата обращения: 26.10.2025).
12. Металлографический метод [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.adio.su/content/view/1163/1200/ (дата обращения: 26.10.2025).
13. Металлография [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.nalkho.com/information/micro/ (дата обращения: 26.10.2025).
14. Методические указания по исследованию материалов металлографическим способом [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.complexdoc.ru/ntdtext/547147/49 (дата обращения: 26.10.2025).
15. Применение Рамановской конфокальной микроскопии для анализа многослойных полимерных пленок // ЭМТИОН. – Режим доступа: https://emtion.ru/news/ramanovskaya-konfokalnaya-mikroskopiya-dlya-mnogosloynykh-polimernykh-plenok/ (дата обращения: 26.10.2025).
16. Микроскопия полимеров: методы и их применение в анализе материалов // ЦЕНТР СТРОИТЕЛЬНЫХ ЭКСПЕРТИЗ. – Режим доступа: https://khimex.ru/articles/mikroskopiya-polimerov-metody-i-ikh-primenenie-v-analize-materialov/ (дата обращения: 26.10.2025).
17. Рентгеноструктурный анализ полимеров // ЦЕНТР ХИМИЧЕСКИХ ЭКСПЕРТИЗ. – Режим доступа: https://khimex.ru/services/rentgenostrukturnyy-analiz-polimerov/ (дата обращения: 26.10.2025).
18. Разработан новый метод анализа материалов с помощью лазерной микроскопии // Новости мира инноваций. – Режим доступа: https://innovation-news.ru/razrabotan-novyy-metod-analiza-materialov-s-pomoshhyu-lazernoy-mikroskopii/ (дата обращения: 26.10.2025).
19. Создан микроскоп с рекордным разрешением в 1 нанометр // Новости мира инноваций. – Режим доступа: https://innovation-news.ru/sozdan-mikroskop-s-rekordnym-razresheniem-v-1-nanometr/ (дата обращения: 26.10.2025).
20. Поляризационная микроскопия и анализ свойств полимерных пленок // Пластикс. – Режим доступа: https://plastics.ru/articles/polyarizatsionnaya-mikroskopiya-i-analiz-svoystv-polimernykh-plenok/ (дата обращения: 26.10.2025).
21. Павлючкова, Е. А., Малкин, А. Я., Корнев, Ю. В., Симонов-Емельянов, И. Д. Распределение наполнителя в полимерных композитах. Роль размера частиц и концентрации // Polymer Science, Series A. – Режим доступа: https://journals.ioffe.ru/articles/23758 (дата обращения: 26.10.2025).
22. Медведев, Р. П. Применение поляризационной микроскопии для дефектоскопии полимерных пленок // Полимерные материалы. – Режим доступа: https://plastics.ru/articles/primenenie-polyarizatsionnoy-mikroskopii-dlya-defektoskopii-polimernykh-plenok/ (дата обращения: 26.10.2025).
23. Рентгеноструктурный анализ // Новосибирский государственный университет. – Режим доступа: https://www.nsu.ru/n/cp/index/analiticheskoe-oborudovanie-tsentra/rentgenostrukturnyy-analiz/ (дата обращения: 26.10.2025).
24. Люминесцентная микроскопия. Устройство, принцип работы, применение // Суперайс. – Режим доступа: https://superays.ru/obzori/lyuminescentnaya-mikroskopiya-ustrojstvo-princip-raboty-primenenie (дата обращения: 26.10.2025).
25. Конфокальная микроскопия // Википедия. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D0%BD%D1%84%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D0%B0%D1%8F_%D0%BC%D0%B8%D0%BA%D1%80%D0%BE%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF%D0%B8%D1%8F (дата обращения: 26.10.2025).
26. Особенности многоцветной конфокальной микроскопии // Stormoff. – Режим доступа: https://www.stormoff.ru/biblioteka/opticheskaya-mikroskopiya/osobennosti-mnogotsvetnoy-konfokalnoy-mikroskopii/ (дата обращения: 26.10.2025).
27. Конфокальные микроскопы // Мелитэк. – Режим доступа: https://melitek.ru/catalog/mikroskopy/konfokalnye-mikroskopy/ (дата обращения: 26.10.2025).
28. Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия // Лаборант. – Режим доступа: http://labobor.ru/spravochnaya-informatsiya/luminestsentnaya-flyuorestsentnaya-mikroskopiya/ (дата обращения: 26.10.2025).
29. Конфокальная микроскопия // azimp-micro.ru. – Режим доступа: https://www.azimp-micro.ru/3d-mikroskopiya/konfokalnaya-mikroskopiya/ (дата обращения: 26.10.2025).
30. Рентгеноструктурный анализ полимеров // ЦЕНТР МЕДИЦИНСКИХ ЭКСПЕРТИЗ. – Режим доступа: https://sud-medexpert.ru/rentgenostrukturnyy-analiz-polimerov/ (дата обращения: 26.10.2025).
31. Применение методов аналитической микроскопии и рентгеноструктурного анализа для исследования структурно-фазового состояния материалов // Труды ВИАМ. – Режим доступа: https://viam.ru/docs/doc/695.pdf (дата обращения: 26.10.2025).
32. 3D микроскопия // azimp-micro.ru. – Режим доступа: https://www.azimp-micro.ru/3d-mikroskopiya/ (дата обращения: 26.10.2025).
33. Заикин, А. Е. Оценка качества диспергирования нанонаполнителя в полимерной матрице при помощи сканирующей зондовой микроскопии // КиберЛенинка. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/otsenka-kachestva-dispergirovaniya-nanonapolnitelya-v-polimernoy-matritse-pri-pomoschi-skaniruyuschey-zondovoy-mikroskopii (дата обращения: 26.10.2025).
34. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ОПТИЧЕСКОЙ МИКРОСКОПИИ ДЛЯ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА СТРУКТУРЫ ПКМ // Труды ВИАМ. – Режим доступа: https://viam.ru/docs/doc/270.pdf (дата обращения: 26.10.2025).
35. Ориентация волокон в усиленных полимерных компаундах // ОЭС Спецпоставка. – Режим доступа: https://menlosystems.ru/news/orientatsiya-volokon-v-usilennykh-polimernykh-kompaundakh/ (дата обращения: 26.10.2025).
36. Ашуров. Исследование структуры и свойств наноструктурных полимерных смесей на основе полиэтилена и поливинилхлорида // Пластические массы. – Режим доступа: https://plastmassy.com/index.php/plastmassy/article/view/28 (дата обращения: 26.10.2025).
37. Люминесцентная микроскопия // Главная. – Режим доступа: http://luman.ru/LUM/LM.HTM (дата обращения: 26.10.2025).
38. Поляризационная микроскопия. Виды, структура и принцип работы // Суперайс. – Режим доступа: https://superays.ru/obzori/polyarizacionnaya-mikroskopiya-vidy-struktura-i-princip-raboty (дата обращения: 26.10.2025).
39. Люминесцентная (флюоресцентная) микроскопия // Петритест. – Режим доступа: https://petritest.ru/referaty-po-mikrobiologii/lyuminestsentnaya-flyuorestsentnaya-mikroskopiya/ (дата обращения: 26.10.2025).
40. Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия // Лаборант. – Режим доступа: http://labobor.ru/spravochnaya-informatsiya/lyuminestsentnaya-fluorestsentnaya-mikroskopiya/ (дата обращения: 26.10.2025).
41. Оптическая микроскопия ZEISS для материаловедения. Запись вебинара // ZEISS Russia & CIS. – Режим доступа: https://www.zeiss.ru/microscopy/experience-center/webinars/optical-microscopy-for-materials-science.html (дата обращения: 26.10.2025).
42. Микроскоп 3D — Все промышленные производители // DirectIndustry. – Режим доступа: https://www.directindustry.ru/prod/thermo-fisher-scientific-materials-science/product-10022-2613143.html (дата обращения: 26.10.2025).
43. Методы микроскопии высокого разрешения в исследованиях наноматериалов // НИУ ИТМО. – Режим доступа: https://edu.itmo.ru/courses/8472/ (дата обращения: 26.10.2025).
44. Чертович, А. В. Методы исследования полимеров 1 // МГУ. – Режим доступа: https://www.polym.msu.ru/education/materials/PolymersMethods1.pdf (дата обращения: 26.10.2025).
45. ПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ // Томский политехнический университет. – Режим доступа: http://www.tpu.ru/f/132194 (дата обращения: 26.10.2025).
46. Оптические микроскопы для материаловедения // СИАМС. – Режим доступа: https://siams.com/catalog/mikroskopy/opticheskie-mikroskopy/ (дата обращения: 26.10.2025).
47. Методы световой микроскопии // biocommerce.ru. – Режим доступа: https://biocommerce.ru/metody-svetovoy-mikroskopii/ (дата обращения: 26.10.2025).
48. Ситникова, Вера Евгеньевна. Применение КР спектроскопии для определение размеров частиц наполнителя внутри полимерной матрицы // Lomonosov-msu.ru. – Режим доступа: https://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2017/data/section_13_40.htm (дата обращения: 26.10.2025).
49. Цифровые 3D микроскопы // Conetech. – Режим доступа: https://conetech.ru/katalog/mikroskopy/cifrovye-3d-mikroskopy/ (дата обращения: 26.10.2025).
50. Микроскопы для материаловедения // Nikon. – Режим доступа: https://www.nikon.ru/ru_RU/products/microscope-solutions/materials-science/materials-science-microscopes/index.page (дата обращения: 26.10.2025).
51. Поляризационная микроскопия: узнайте больше о строении веществ! // Интерген. – Режим доступа: https://intergen.ru/articles/polyarizatsionnaya-mikroskopiya/ (дата обращения: 26.10.2025).
52. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ С РАЗЛИЧНЫМИ // НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – Режим доступа: https://www.nntu.ru/sites/default/files/nodes/2018/06/dissertaciya_sivokhin_p.a..pdf (дата обращения: 26.10.2025).
53. Комаров, В. А., Павлов, А. А. Определение объёмного содержания волокон в слоистых композитах оптическими методами // Компьютерная оптика. – 2022. – Т. 46, № 3. – С. 473-478. – Режим доступа: https://www.computeroptics.ru/KO/2022/KO46-03/S-473-478.pdf (дата обращения: 26.10.2025).
54. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРОВ ЧАСТИЦ НАПОЛНИТЕЛЯ В ПОЛИМЕРНОЙ МАТРИЦЕ МЕТОДО // Тверской государственный университет. – Режим доступа: http://library.tversu.ru/site/assets/files/2717/tgu-sbornik-nauchnykh-trudov-2016.pdf (дата обращения: 26.10.2025).
55. Кошелева, Н. А., Сероваев, Г. С. ВЛИЯНИЕ ВНЕДРЕННОГО ОПТОВОЛОКНА НА ВНУТРЕННЮЮ СТРУКТУРУ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА // КиберЛенинка. – Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-vnedrennogo-optovolokna-na-vnutrennyuyu-strukturu-polimernogo-kompozitsionnogo-materiala (дата обращения: 26.10.2025).
56. Ефимов, С. И., Кочергин, Д. В. Анализ прочности волокнистых композитов, модифицированных различными нановолокнами, в случае чистого сдвига вдоль волокна // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=38139591 (дата обращения: 26.10.2025).