Прочность композитов повысили за счет нестандартного сырья в пултрузии
Исследователи из Сколтеха усовершенствовали метод пултрузии для производства термопластичных композитных профилей — укрепленных искусственным волокном полимеров с постоянным сечением. Эти легкие и прочные материалы из пластика и стекло- или углеволокна не ржавеют, пригодны для переработки и сварки и могут однажды заменить сталь и алюминий в строительстве или судостроении. Пока они по большей части производятся и исследуются в лабораториях.
Исследование опубликовано в журнале Composites Communications, в числе авторов — обучающиеся школы для одаренных детей «Летово». Термопластическая пултрузия — технология изготовления композитных материалов с постоянным поперечным сечением (профилей, балок). Метод заключается в протягивании армирующего волокна в виде лент, пропитанных плавкими полимерами, через специальную оснастку. В ней пластик плавится, дополнительно пропитывает волокна, и на выходе получается композитный материал. Главное преимущество этого метода заключается в высокой производительности — до пяти метров профиля в минуту.
Научная группа из Центра технологий материалов во главе с заведующим Лабораторией композитных материалов и структур старшим преподавателем Александром Сафоновым повысила качество получаемых пултрузией композитов за счет использования нестандартного сырья. Вместо привычных лент исследователи заказали у китайского производителя «Чжунцзи Кампани» листы исходного материала с примерно таким же составом, как у обычно используемых лент, и нарезали их на узкие полоски. В итоге полученные композиты оказались на 20–27 процентов прочнее. Подобные листы были использованы для производства плоских профилей впервые.
«Мы изготовили для сравнения композиты как из лент, так и из нарезанных листов, причём содержание армирующих волокон в сырье совпадало, — рассказал первый автор исследования, аспирант Сколтеха Кирилл Минченков. — Испытание механических свойств показало преимущество материала из листов: у него заметно выше прочность на сжатие, растяжение и изгиб».
Исследователи связывают полученные результаты с тем, что листы имеют меньшую толщину по сравнению с лентами, поэтому волокно в листах легче пропитать полимером. Как следствие, в материале меньше пор и других дефектов, которые ухудшают его механические характеристики.
Поскольку полимерная составляющая композита — полипропилен, полученный материал не только легок и прочен, но вдобавок пригоден для сварки и переработки.
«Бывают реактопластичные ламинаты, а бывают термопластичные, как наш. В первых полимерный компонент застывает раз и навсегда, а вторые можно повторно расплавить, чтобы сварить две детали или переработать изделие, — пояснил Минченков. — Полипропилен всем знаком по упаковке продуктов из супермаркета (маркировка 5, PP или ПП). От огня он размягчается, тает и течет. За счет этого можно менять форму и/или извлекать волокна композита — примерно это и происходит при сварке и переработке».
По мере того как характеристики термопластические плоских ламинатов, получаемых пултрузией, улучшаются, а стоимость изготовления снижается, эти материалы приближаются к тому, чтобы конкурировать с промышленными металлами — сталью и алюминием — в строительстве, судостроении и других областях. Помимо ученых из Сколтеха и школьников «Летово», которые принимали участие в экспериментах летом 2021 года, в исследовании участвовал специалист из Харбинского технологического института (Китай).
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
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.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
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