В ПНИПУ изучили радиационную стойкость композитных материалов для медицины
Сегодня во всем мире разрабатывают композитные материалы с улучшенными характеристиками, востребованные во многих областях промышленности. В частности, базальтовые и углеродно-базальтовые композиты могут применяться в медицинских изделиях для фиксации костных фрагментов поврежденных конечностей. В отличие от аналогичных металлических конструкций, они обладают радиационной прозрачностью, что позволяет комфортно проводить всестороннюю рентгенографию. Однако при этом возникают вопросы их радиационной стойкости. Ученые ПНИПУ и УНИИКМ изучили воздействие гамма-излучения на прочность нового гибридного материала, изготовленного из базальтовых волокон и углеродных нитей. Такое сочетание повышает прочность изделия до 20 процентов.
Статья с результатами опубликована в журнале «Наука о полимерах». Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках программы деятельности Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование» и проекта Международной исследовательской группы.
В современном мире придается большое значение разработке новых композиционных материалов на основе природных составляющих, например, базальта. Его уникальные свойства, такие как, стойкость к коррозии и высоким температурам, повышают надежность различных конструкций. Это обуславливает растущее применение таких композитов в строительной, автомобильной, аэрокосмической и нефтегазовой отраслях.
Изделия на основе базальта обладают радиационной прозрачностью – при рентгенографическом исследовании они не создают тень, характерную для непрозрачных материалов. Это качество и сравнительная дешевизна открывают большие возможности для их применения в медицине. Например, в качестве элементов для фиксации костных фрагментов поврежденных конечностей при травмах и переломах.
Однако органические материалы из-за своей структуры подвержены радиационному разрушению, это означает, что определенная степень облучения негативно влияет на стойкость изделия, снижает его прочность. Для повышения механических свойств проводят армирование (внутреннее укрепление) материала с помощью углеродных волокон. Получаемые гибридные композиционные материалы имеют широкий спектр возможного применения и поэтому являются более совершенными.
Ученые Пермского Политеха совместно с Уральским институтом композиционных материалов изучили свойства такого гибридного базальтокомпозита, армированного углеродным волокном, подвергая его механическим нагрузкам и гамма-облучению.
«Прочность и радиационная стойкость материала – важные эксплуатационные требования для медицинских изделий, они работают в условиях сложных нагрузок (растяжение, сжатие и изгиб) и подвергаются многократному радиационному воздействию во время рентгенографий. Поэтому наше исследование актуально для создания долговечных и надежных конструкций из композиционных материалов», – отмечает Владимир Онискив, доцент кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, кандидат технических наук.
Ученые изготовили образцы, армированные базальтовыми и углеродными волокнами. Их подвергли радиационному воздействию различными дозами. После облучения испытывали на растяжение, сжатие и изгиб.
Эксперименты показали, что при облучении дозами в 5-10 Мрад происходит некоторое увеличение прочности образцов из-за межмолекулярного сшивания макромолекул. Но поглощенная материалом доза в 15-20 Мрад заметно снижает прочность материала, так как межмолекулярные связи разрушаются.
Исследователи установили, что использование сочетания базальтовых и углеродных волокон повышает прочностные характеристики гибридного композитного материала до 20%. Даже радиационное воздействие не снижает их до уровня, характерного для чистого базальтового композита.
«Радиационное воздействие современных рентгеновских аппаратов сравнительно невелико. С учетом этого и эффекта накопления дозы радиации допустимое количество таких сеансов может превышать несколько миллионов. Мы можем с уверенностью утверждать, что новые материалы обладают уникальным набором свойств с точки зрения радиопрозрачности, прочности и радиационной стойкости», – поделился Владимир Онискив.
Исследование ученых ПНИПУ и УНИИКМ подтвердило, что базальтовые композиты, армированные углеродными волокнами, перспективны для изготовления элементов различных медицинских изделий и повышения их эффективности и долговечности при эксплуатации. А результаты экспериментов способствуют развитию новых видов композиционных материалов.
Telegram 
Дзен 
VK Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно