<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">resar</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Природные ресурсы Арктики и Субарктики</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Arctic and Subarctic Natural Resources</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">2618-9712</issn><issn pub-type="epub">2686-9683</issn><publisher><publisher-name>Академия наук Республики Саха (Якутия)</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.31242/2618-9712-2025-30-4-644-672</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">resar-1092</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>Материаловедение и химические технологии</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>Materials science and chemical technologies</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Климатическая деградация базальтопластиковых композиционных материалов плоской формы: предельные значения пористости и статистическое моделирование ее формирования</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Climatic degradation of flat basalt-plastic composites:Limiting porosity values and statistical modeling of pore formation</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0002-5276-5713</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Кычкин</surname><given-names>А. К.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kychkin</surname><given-names>A. K.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Кычкин Анатолий Константинович, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник</p><p>ResearcherID: D-9234-2014</p><p>ScopusAuthor ID: 35300061400</p><p>г. Якутск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Kychkin, Anatoly Konstantinovich, Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher</p><p>ResearcherID: D-9234-2014</p><p>Scopus Author ID: 35300061400</p><p>Yakutsk</p></bio><email xlink:type="simple">kychkinplasma@mail.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-3078-0709</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Стручков</surname><given-names>Н. Ф.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Struchkov</surname><given-names>N. F.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Стручков Николай Федорович, кандидат технических наук, старший научный сотрудник</p><p>ResearcherID: C-7166-2014</p><p>Scopus Author ID: 35335217600</p><p>г. Якутск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Struchkov, Nikolay Fedorovich, Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher</p><p>ResearcherID:C-7166-2014</p><p>Scopus Author ID: 35335217600</p><p>Yakutsk</p></bio><email xlink:type="simple">struchkov_n@rambler.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><contrib-id contrib-id-type="orcid">https://orcid.org/0000-0003-1454-6293</contrib-id><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Винокуров</surname><given-names>Г. Г.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vinokurov</surname><given-names>G. G.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Винокуров Геннадий Георгиевич, кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник</p><p>ResearcherID:ADD-8377-2021</p><p>ScopusAuthor ID: 7004132009</p><p>г. Якутск</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Vinokurov, Gennady Georgievich, Cand. Sci. (Eng.), Leading Researcher</p><p>ResearcherID: ADD-8377-2021</p><p>Scopus Author ID: 7004132009</p><p>Yakutsk</p></bio><email xlink:type="simple">g_g_vinokurov@iptpn.ysn.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Институт физико-технических проблем Севера им. В.П. Ларионова СО РАН</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Institute of Physical-Technical Problems of the North, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2025</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>13</day><month>01</month><year>2026</year></pub-date><volume>30</volume><issue>4</issue><fpage>664</fpage><lpage>672</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Кычкин А.К., Стручков Н.Ф., Винокуров Г.Г., 2026</copyright-statement><copyright-year>2026</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Кычкин А.К., Стручков Н.Ф., Винокуров Г.Г.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Kychkin A.K., Struchkov N.F., Vinokurov G.G.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://resar.elpub.ru/jour/article/view/1092">https://resar.elpub.ru/jour/article/view/1092</self-uri><abstract><p>Армированные полимерные композиционные материалы (ПКМ), содержащие различные виды волокон, широко применяются во многих отраслях промышленности. ПКМ имеют известные преимущества перед традиционными материалами, но практика показывает, что под длительным воздействием экстремальных климатических условий происходит их старение с ухудшением упругопрочностных характеристик. Одним из основных требований при конструировании изделий из ПКМ для условий холодного климата является низкий уровень влагопоглощения, что напрямую связано с пористостью материала. В данной работе исследовано формирование пористости пристарениибазальтопластиковых материалов (БП) плоской формывэкстремальных условиях Севера, оценены предельные значения пористости. Для выявления предельных значений пористости учитывается слоистая структура БП с плоскопараллельной симметрией. Формирование пористости при климатической деградации материалов происходит, начиная с внешней наружной поверхности БП. Для описания закономерностей порообразования разработана статистическая модель формирования открытой пористости БП плоской формы. Распределение пористости слоев рассматривается как двумерная кластерная структура на квадратной решетке, далее выявляются совпадающие элементы двумерных кластеров пористости нескольких (двух, трех и более) плоских слоев БП. Результаты проведенных оценочных и статистических расчетов сравнивались с экспериментальными данными, которые были получены в результате изучения открытой пористости многослойных панелей БП. Эти панели подвергались открытому экспонированию в природно-климатических условиях г. Якутск. Разработанная статистическая модель формирования пористости многослойных базальтопластиковыхкомпозиционных материалов может быть использована при конструировании ПКМ для эксплуатации в климатических условиях Арктики и Субарктики.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Reinforced polymer composite materials (PCMs), incorporating diverse fiber types, are extensively utilized across multiple industrial sectors. While PCMs possess acknowledged advantages over conventional materials, empirical evidence indicates that prolonged exposure to extreme climatic conditions induces material ageing, leading to a deterioration of elastic and strength properties. A primary design criterion for PCM components intended for cold-climate applications is a low moisture absorption, a property intrinsically linked to material porosity. This study examines pore formation during the environmental ageing of flat basalt-plastic (BP) composites under extreme northern conditions and estimates threshold porosity values. The identification of these limiting values accounts for the layered structure of BP, which exhibits plane-parallel symmetry. Porosity formation during climatic degradation initiates at the external surface of the composite. In order to describe pore formation mechanisms, a statistical model for the formation of open porosity in flat BPmaterials was developed. The porosity distribution across material layers is treated as a two-dimensional cluster structure on a square lattice. Furthermore, the analysis subsequently identifies coincident elements of these two-dimensional porosity clusters across multiple BP layers (two, three, or more). The outcomes of the evaluative and statistical computations were compared against experimental data derived from studies of open porosity in multilayer BP panels. These panels underwent open-air weathering exposure in the natural climatic environment of Yakutsk. Thus, the developed statistical model for porosity formation in multilayer basalt-plastic composite materials can be applied in the design of PCMs for service inArctic and Subarctic climatic zones.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>базальтопластиковые композиционные материалы</kwd><kwd>климатические испытания</kwd><kwd>деградация</kwd><kwd>пористость</kwd><kwd>статистическое моделирование</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>basalt-plastic composites</kwd><kwd>climatic tests</kwd><kwd>degradation</kwd><kwd>porosity</kwd><kwd>statistical modeling</kwd></kwd-group><funding-group><funding-statement xml:lang="ru">РаботавыполненаврамкахгрантаРоссийского научного фонда №25-69-00009, https://rscf. ru/project/25-69-00009/ с использованием научного оборудования ЦКП ФИЦ «ЯНЦ СО РАН».</funding-statement><funding-statement xml:lang="en">This study was funded by the Russian Science Foundation, grant number 25-69-00009 (https://rscf.ru/  project/25-69-00009/), and was conducted using the facilities of the Core Shared Research Facilities of the Federal Research Centre “The Yakut Scientific Centre of the Siberian Branch of the RussianAcademy of Sciences”.</funding-statement></funding-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Старцев О.В., Аниховская Л.И., Литвинов А.А., Кро тов А.С. Повышение достоверности прогнозирования свойств полимерных композиционных материалов при термовлажностном старении. Доклады Академии наук. 2009;428(1):56–60. https://doi.org/10.1134/S0012500809090079</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Startsev O.V., Anikhovskaya L.I., Litvinov A.A., KrotovA.S. Increasing the reliability of predicting the properties of po lymer composites in hgrothermal aging. Doklady Chemistry. 2009;428(1):228–232. https://doi.org/10.1134/S0012500809090079</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Старцев В.О., Молоков М.В., Гребенева Т.А., Тка чук А.И. Динамический механический и термомеханиче ский анализ обратимой пластификации влагой системы эпоксидная диановая смола–диаминодифенилсульфон. Вы сокомолекулярные соединения. Серия А. 2017;59(5):420–429. https://doi.org/10.7868/S2308112017050157</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Startsev V.O., Molokov M.V., Grebeneva T.A., Tkachuk A.I. Dynamic mechanical and thermomechanical analysis of revers ible plasticization of epoxy-diane resin-diaminodiphenylsulfon system by moisture. Polymer Science, SeriesA. 2017;59(5):640 648. https://doi.org/10.1134/S0965545X17050157</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Каблов Е.Н. Конструкционные композиционные ма териалы. М.: ФГУП «ВИАМ»; 2012. 58 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kablov E.N. Structural composite materials. Moscow: VIAM; 2012. P. 58. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Sai Krishna Golla, Prasanthi Р. Prediction of micromechanical behavior of fiber (glass/basalt) reinforced polymer composites. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2016;3(7):1557–1563.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sai Krishna Golla, Prasanthi Р. Prediction of micromechanical behavior of fiber (glass/basalt) reinforced polymer composites. International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET). 2016;3(7):1557–1563.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">КабловЕ.Н.ИнновационныеразработкиФГУП«ВИАМ» ГНЦРФпореализации «Стратегических направлений раз вития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года». Авиационные материалы и технологии. 2015; 34(1):3–33. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2015-0-1-3-33</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kablov E.N. Innovative developments of FSUE “VIAM” SSC of RF on realization of “Strategic directions of the development of materials and technologies of their processing for the period until 2030. Aviation Materials and Technologies. 2015;1(34):3–33. (In Russ.) https://doi.org/10.18577/20719140-2015-0-1-3-33</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Pochiraju K.V., Tandon G.P., Schoeppner G.A. Long term durability of polymeric matrix composites. Springer; 2012. P. 677. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9308-3</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Pochiraju K.V., Tandon G.P., Schoeppner G.A. Long term durability of polymeric matrix composites. Springer; 2012. P. 677. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9308-3</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">White C.C., White K.M., Pickett L.E. Service life prediction of polymers and plastics exposed to outdoor weathering. William Andrew Publ; 2017. P. 342.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">White C.C., White K.M., Pickett L.E. Service life predic tion of polymers and plastics exposed to outdoor weathering. William Andrew Publ; 2017. P. 342.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Bhide S.J., Zurale, M.M. Durability aspects of fibre rein forced composites. In: Proceedings of the Eighth International Conference on Durability of Building Materials and Components 8, Vancouver, Canada, May 30–June 3 1999, Ottawa: NRCResearch Press; 1999, pp. 1382–1391.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Bhide S.J., Zurale, M.M. Durability aspects of fibre rein forced composites. In: Proceedings of the Eighth International Conference on Durability of Building Materials and Compo nents 8, Vancouver, Canada, May 30–June 3 1999, Ottawa: NRCResearch Press; 1999, pp. 1382–1391.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Vodicka R. Environmental exposure of boron-epoxy composite material DSTOTN-0309. Melbourne: DSTO Aero nautical and Maritime Research Lab.; 2000. P. 24.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Vodicka R. Environmental exposure of boron-epoxy composite material DSTOTN-0309. Melbourne: DSTO Aero nautical and Maritime Research Lab.; 2000. P. 24.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Martin R. Ageing of composites. Cambridge University Press; 2008. P. 544.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Martin R. Ageing of composites. Cambridge University Press; 2008. P. 544.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Nishizaki I., Sakurada H., Tomiyama T. Durability of pul truded GFRP through ten-year outdoor exposure test. Polymers. 2015;7:2494–2503. https://doi.org/10.3390/polym7121525</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Nishizaki I., Sakurada H., Tomiyama T. Durability of pultruded GFRP through ten-year outdoor exposure test. Polymers. 2015;7:2494–2503. https://doi.org/10.3390/polym7121525</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Каблов Е.Н., Старцев В.О. Системный анализ влия ния климата на механические свойства полимерных компо зиционных материалов по данным отечественных и зару бежных источников. Авиационные материалы и технологии. 2018;(2):47–58. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2018-0-240-46</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kablov E.N., Startsev V.O. Systematic analysis of the influence of climate on the mechanical properties of polymer composite materials according to data from domestic and foreign sources. Aviation Materials and Technologies. 2018;(2):47–58. (In Russ.) https://doi.org/10.18577/2071-9140-2018-0-2-40-46</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Кычкин А.К., Стручков Н.Ф., Винокуров Г.Г. Фор мирование пористости базальтопластиковых композицион ных материалов при климатических испытаниях в условиях Севера. Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2021; 26(1):145–154. https://doi.org/10.31242/2618-9712-2021-26-1-14</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Kychkin A.K., Struchkov N.F., Vinokurov G.G. Formation of the porosity of basalt-plastic composite materials during cli matictests under the conditions of the North. Arctic and Sub arctic Natural Resources. 2021;26(1):145–154. (In Russ.) https://doi.org/10.31242/2618-9712-2021-26-1-14</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Исакаев Э.Х., Мордынский В.Б., Подымова Н.Б. и др. Определение пористости газотермических покрытий. Физика и химия обработки материалов. 2010;(5):71–77.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Isakaev E.Kh., Mordynsky V.B., Podymova N.B., et al. De termination of porosity of gas-thermal coatings. Physics and Chemistry of Materials Treatment. 2010;(5):71–77. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы. М.: Советское радио; 1977: С.489.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tikhonov V.I., Mironov M.A. Markov processes. Moscow: Sovetskoe Radio Publ.; 1977: P. 489. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тарасевич Ю.Ю. Перколяция: теория, приложения, алгоритмы. М.: Едиториал УРСС; 2002. 112 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tarasevich Yu.Yu. Percolation: Theory, Applications, Algorithms. Moscow: Editorial URSS; 2002. 112 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Тягунов А.Г., Мильдер О.Б., Тарасов Д.А., Серге ев А.П. Применение искусственных нейронных сетей в материаловедении. Учеб. пособие РФ. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та; 2021. 68 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Tyagunov A.G., Milder O.B., Tarasov D.A., Sergeev A.P. Application of artificial neural networks in materials science. Textbook. Ekaterinburg: Ural University Publishing House;2021. 68 p. (In Russ.)</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
