1.2. Полимер как объект исследования с точки зрения моделирования.

— Высокая молекулярная масса. При выводе дифференциальных уравнений, например, гидродинамики или теплопроводности, мы оперируем дифференциальными объемами. Размеры молекул при этом считаются пренебрежимо малыми в сравнении с размерами этих дифференциальных объемов. В случае полимеров такое допущение нуждается в обосновании.

— Полидисперсность. В массе полимера, строго говоря, нет двух молекул одинаковой длины. Следовательно, мы имеем дело не с индивидуальным веществом, а со смесью гомологов

— Полимеры чаше всего не используются в чистом виде, а в комбинации с большим количеством низко- и высокомолекулярных продуктов органического и неорганического характера. Такие композиционные материалы являются многокомпонентными.

— Эти материалы на различных стадиях переработки могут являться однофазными и многофазными. Например, когда некоторый объем гранул полимера подается в экструдер, между гранулами существуют воздушные промежутки (двухфазная система твердое тело – газ), затем эта система превращается в трехфазную, поскольку часть гранул переходит в расплав. Наконец, вся масса полимера расплавляется, уплотняется и превращается в однофазную систему.

— По аналогичной причине система может быть гомогенной и гетерогенной.

— При создании деформаций в материале, последний ориентируется в направлении одной оси или двух осей (одноосная и двуосная ориентация). При этом молекулярные цепи вытягиваются в направлении вытяжки. Это сопровождается появлением анизотропии свойств. Например, при ориентации пленки прочность в направлении ориентации выше, чем в перпендикулярном направлении. То же самое будет наблюдаться и в случае такого, например, свойства, как теплопроводность. Из этого следует, что теплопроводность ориентированного материала нельзя характеризовать каким-то одним числом. В этом случае используются тензорные представления (тензор – это обобщение понятия вектора на случай большего количества измерений).

— Поведение полимерных композиционных материалов характеризуется громадным количеством неконтролируемых переменных.

— Перечисленные выше обстоятельства являются причиной низкой метрологической и гносеологической точности при анализе поведения полимерных композиционных материалов. Понятие метрологической точности предполагает точность описания поведения системы, характеризующейся большим количеством факторов, контролируемых и неконтролируемых. Гносеологическая точность характеризует возможность построения моделей, параметры которых можно интерпретировать с физико-химической точки зрения.

— Инерционность объекта моделирования. Полимерные композиции имеют низкую теплопроводность и высокую вязкость. Это обусловливает существенное запаздывание в реакции системы на управляющие команды. Проще говоря, вы включаете нагревательные элементы, а прогреваемое изделие еще длительное время "этого не знает", а потом, когда оно "раскочегарится", его уже не остановишь.

— Противоречащие друг другу требования к объекту моделирования на различных стадиях его переработки. Например, термореактивные материалы должны быть пластичными на стадии формования и быстро структурироваться при отверждении или вулканизации. Но такое поведение не может быть организовано по мановению волшебной палочки: вы нагреваете материал, чтобы он стал пластичным, а он начинает структурироваться ("смесь скозлилась", говорят в этом случае резинщики).

— Традиционная приверженность специалистов методам исследования ХОС. Эти воззрения, сформированные еще в детстве, очень сильны, и вызвать сомнения в их универсальности – занятие почти безнадежное. Здесь может быть использован только один метод: "фейсом об тейбл".

— Из всего перечисленного выше следует вывод: "Самый надежный алгоритм бессилен, если не выполняется условие теоремы существования". Объекты моделирования, с которыми имеет дело специалист в области переработки полимеров, представляют собой типичные ПОС с громадным количеством источников изменчивости. Здесь, как нигде лучше, уместна фраза: "Излишняя точность – есть признак безграмотности экспериментатора", вспоминаются известные слова о борьбе с мухами с использованием артиллерии и применение королевской печати персонажем М. Твена для раскалывания орехов.