Исследователи из Всероссийского научно-исследовательского института авиационных материалов (ВИАМ) сделали важное открытие в области композитных материалов. Они изучили процесс водопоглощения стеклопластика на основе полых стекловолокон и обнаружили, что вода проникает внутрь материала особым образом, напоминающим природные механизмы. Это открытие может значительно улучшить производство легких и прочных материалов для авиации, судостроения и других высокотехнологичных отраслей.
Эксперименты показали, что полые волокна в стеклопластике ведут себя как микроскопические капилляры, постепенно заполняясь водой. Ученые сравнили этот процесс с тем, как вода движется по стволам деревьев или через горные породы. Оказалось, что внутренняя структура волокон имеет сложную форму, которая способствует медленному, но равномерному проникновению жидкости. Это объясняет, почему плотность материала со временем увеличивается, достигая максимальных значений через несколько недель.
Особый интерес представляет применение природоподобных технологий для моделирования процесса. Исследователи использовали принципы подземной гидромеханики и биологии, чтобы понять, как вода взаимодействует с полыми волокнами. Это позволило не только объяснить наблюдаемые явления, но и предложить новые методы контроля водопоглощения, что критически важно для материалов, работающих в условиях высокой влажности.
Для дальнейших исследований ученые планируют использовать передовые технологии, такие как компьютерная томография и микрофлюидные системы, чтобы визуализировать движение воды внутри волокон в режиме реального времени. Это поможет создать более точные математические модели и оптимизировать производство стеклопластиков с заданными свойствами.
Открытие имеет огромное практическое значение. Понимание механизмов водопоглощения позволит разрабатывать материалы, которые дольше сохраняют прочность и стабильность в агрессивных средах. Это особенно важно для авиации, где каждый грамм на счету, а надежность материалов напрямую влияет на безопасность полетов. Работа ученых ВИАМ открывает новые горизонты в создании композитов будущего.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Труды ВИАМ».
Создано при поддержке Минобрнауки РФ в рамках Десятилетия науки и технологий (ДНТ), объявленного Указом Президента Российской Федерации от 25 апреля 2022 г. № 231.
