Software for experiment planning and modelling in research of nanofilled three-component systems

Abstract

Software for automated interactive planning of experimental investiga-tions of three-component heterogeneous systems, according to the given restrictions on the content of components, is developed. The program can be used for all possible combinations of ingredients in the composition. For mixtures, in which the content of one or two of the components is less than the others by several orders of magnitude, the created software has developed algorithm for unevenly increasing the subarea of planning with the mandatory preservation of mathematical co-ordinates. The program allows us to design an experimental plan, using one of three types of mod-els of dependence of the output parameters on the content of components, namely, quadratic, incomplete cubic and cubic ones. Using a mathematical model based on an incomplete third-order polynomial, the optimal content of alumina nanoparticles and carbon nanotubes (CNT) for the modification of polypropylene monothreads is calculated. As established, the introduc-tion of 1.1 wt.% Al2O3 and 0.5 wt.% CNT into the composition provides the threads with increased strength and elasticity, as well as high antimi-crobial action against test-strains of microorganisms and fungi.

Розроблено програмне забезпечення (ПЗ) для автоматизованого інтерактивного планування експериментальних досліджень трикомпонентних гетерогенних систем за заданими обмеженнями на вміст компонентів. Програма може бути використана для всіх можливих комбінацій інґредієнтів у композиції. Для сумішей, в яких вміст одного або двох із компонентів є меншим за інші на декілька порядків, у створеному ПЗ розроблено алґоритм для нерівномірного збільшення підобласті планування з обов’язковим збереженням відповідности математичних координат. Програма уможливлює будувати план експерименту, використовуючи один із трьох типів моделів залежности вихідних параметрів від вмісту компонентів – квадратичної, неповної кубічної та кубічної. За допомогою математичного моделю, створеного на основі полінома неповного третього порядку, розраховано оптимальний вміст наночастинок оксиду Алюмінію та вуглецевих нанотрубок (ВНТ) для модифікування поліпропіленових монониток. Встановлено, що введення в композицію 1,1 мас.% Al2O3 та 0,5 мас.% ВНТ забезпечує ниткам підвищені міцність та еластичність, а також високу антимікробну дію до тест-штамів мікроорганізмів і грибів.