Арктика в надежных руках: новые композиты от СГТУ имени Гагарина

Ученые Института машиностроения, материаловедения и транспорта Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. создали новую технологию для улучшения качества композиционных материалов, которые могут быть использованы в условиях сурового климата Арктики, в частности, при производстве морских ледостойких платформ, трубопроводов, резервуаров для хранения технических жидкостей и емкостей для горючего.

Главная особенность технологии заключается в применении термопластичного связующего из конструкционного термопласта – полиамида-6, что позволяет улучшить качество сцепления элементов композиционных материалов.

Полимерные композиционные материалы широко применяются в авиастроении, ракетостроении, энергетике, строительстве и других стратегически важных отраслях. Однако многие такие материалы при низких температурах становятся хрупкими, теряют эксплуатационные свойства и могут разрушаться. Разработанная нами технология позволяет изготавливать прочные и термостойкие композиты, сохраняющие несущую способность в широком диапазоне температур. Эти уникальные материалы могут быть востребованы в условиях Арктики – они будут способны выдерживать температурные перепады от -50 до +50 °С.

• Ирина Злобина, кандидат технических наук, доцент кафедры «Техническая механика и мехатроника» ИММТ

По словам ученых СГТУ, главной проблемой применения полимеров в качестве связующих для композитов является их недостаточная совместимость с армирующими материалами, особенно с углеродными волокнами. Поэтому в процессе изготовления изделий возникают поры и пустоты, которые приводят к снижению прочности и жесткости. Другой фактор, сдерживающий их применение, – высокая стоимость. Поэтому перед учеными-материаловедами стояла важная задача уменьшения объема связующих материалов в изделии различными методами без снижения прочностных характеристик. Политеховцы предлагают применять упрочняющую технологию СВЧ обработки к композитам на основе термопластов, в частности полиамида. В этом случае для получения объектов из них можно будет использовать 3D-печать, что повысит скорость производства.

В результате проведенных исследований отмечено, что прочность при растяжении опытных образцов, которые прошли СВЧ обработку, в среднем возрастает на 12%. Оценили и влияние низких температур – после их воздействия прочность при изгибе контрольных образцов снижается на 4-10%, а опытных – только на 2-6%. В основе этих результатов лежит уплотнение микроструктуры.

В дальнейшем планируется проводить более детальные исследования влияния СВЧ обработки на полимерные композиты, которые используются в условиях арктического климата. Кроме того, будет расширен круг материалов и проверена эффективность СВЧ обработки на композитах на основе ряда полимеров.

Источник: Минобрнауки РФ
Фото: СГТУ им. Ю.А. Гагарина