#композитные материалы

Группа ученых из Центра науки и технологий добычи углеводородов Сколтеха получила новые результаты, которые помогут улучшить моделирование дефектов в композитных материалах, а значит для их производства потребуется меньше тестов и расходов. Авторам удалось усовершенствовать созданную ранее модель с учетом того, что волокна в композитных материалах могут быть разнонаправленными и переплетаться между собой, что оказывает значительное влияние на моделирование разрушения.

Композиты широко используют в авиа- и ракетостроении — из них делают детали двигателей, створки шасси, обшивку и даже скафандры космонавтов. В промышленной сфере растет спрос на развитие методов прогнозирования изменений свойств композита в зависимости от изменений в структуре. Сегодня программы для построения моделей структуры композитов моделируют без учета технологических изменений в процессе изготовления деталей. То есть происходит разрыв между моделированием и воплощением в жизнь. Ученые Пермского Политеха разработали способ прогнозирования упругих свойств композита (например, сопротивление материала растяжению или сжатию) до его создания на практике.

Связность исследованного пьезоактивного материала 2–1–2 ранее не рассматривалась учеными. При этом новый композит такого рода можно применить, например, для пьезоэлектрических сенсоров, приборов для приема звука и ультразвука под водой, а также акустических преобразователей.

Возможность контролировать состояние авиационной и космической техники, в частности, фюзеляжей и крыльев самолетов, несущих винтов вертолетов и корпусов космических станций закладывается еще на стадии проектирования. Мониторинг внешних механических воздействий, например, вдавливаний или ударов, в том числе от боевых снарядов, и быстрое реагирование на такие проблемы может помочь сохранить жизнь людям, находящимся на борту, а также само судно. Одним из перспективных направлений по определению дефектов в корпусах летательных аппаратов являются оптоволоконные пьезоэлектролюминесцентные датчики, которые диагностируют повреждения по светоотдаче люминофора — материала, который ярко светится при действии электрического напряжения или механической нагрузки. Ученые Пермского Политеха разработали электромеханическую модель функционирования такого оптоволоконного датчика, который поможет экипажу определять характер и локацию воздействия жестких частиц на фюзеляж самолетов и космических аппаратов.

Что будет, если совместить свойство железа ориентироваться в магнитном поле и свойство некоторых видов пластика твердеть и расплавляться при разных температурах? Получится новый композитный материал, которым можно будет с высокой точностью управлять с помощью тепла и магнита.

Человек от природы не обладал мощными когтями или длинными клыками, поэтому главным его оружием стал мозг. Палка удлинила руки, отесанный камень побеждал зверя. Но у Вселенной нет цели помогать человеку — и лодки из дерева гнили, соломенные хижины годились только для лета, а оружие из подручных материалов имело ограниченную убойную силу. И тогда человек придумал комбинировать доступные материалы между собой. Очень задолго до промышленной революции и научной эпохи родились первые композитные материалы. Как они развивались и есть ли у них будущее при текущем уровне прогресса?

Новый композит на основе нитрида бора демонстрирует свойства обычной керамики, но при нагревании не трескается, а плавится, поэтому ему можно придать любую нужную форму.

Ученым удалось проследить за ростом и формированием структуры зубов у морских хищных червей — уникальной ткани, которая состоит из одного «универсального» белка, укрепленного металлическими кристаллами.

В современных самолетах используют газотурбинные двигатели нового поколения, которые способны выдерживать влияние высоких температур. В частности, этого эффекта можно достичь с помощью многослойных керамических теплозащитных покрытий. Ученые Пермского Политеха предложили технологию, которая позволит получать жаропрочные композиты в одну стадию.

Специалисты «Иркута» собрали первый МС-21-300, имеющий крыло из композиционных материалов российского производства. Вскоре должен состояться его первый полет.

В промышленности сейчас используют различные конструкционные материалы. Ученые Пермского Политеха создали программный комплекс, который поможет сделать их более прочными и стойкими к разрушению. С помощью разработки специалисты смогут получить наиболее эффективную структуру сталей, сплавов, керамических изделий и горных пород. Это позволит оптимизировать создание новых материалов и сократить расходы на их производство.

На Иркутский авиационный завод доставили первую консоль крыла перспективного авиалайнера МС-21-300, которую выполнили из композиционных материалов, созданных в России.

Исследовательская группа из Центра Сколтеха по проектированию, производственным технологиям и материалам изучила влияние технологических добавок гидроксида алюминия и стеарата цинка на кинетику полимеризации термореактивных смол, используемых в пултрузии. Это поможет оптимизировать производственные технологии и увеличить рентабельность изготовления композитных конструкций.

Исследование ученых Пермского Политеха поможет увеличить долговечность мостов. Они изучили, как ведут себя под действием внешней среды материалы, из которых производят прослойки их опорных частей. Это позволит избежать обрушения мостов и снизить финансовые и временные затраты на их ремонт.

Метаматериалы — такие композиты, физические свойства которых задаются не столько их химическим составом, сколько пространственной структурой. Как правило, это происходит прямо в процессе изготовления, что существенно ограничивает сферу применения подобных изделий. Инженеры из Швейцарии смогли создать метаматериал, состоящий из особых ячеек, изменяющих свои свойства под действием магнитного поля.

Заперев частицы пигмента в «сети» из звездчатых молекул, ученым удалось решить старую проблему и получить необычайно яркий и твердотельный флуоресцентный материал.

Исследование показало, что волокна плантанов, растения семейства банановых, можно использовать в автомобильной промышленности. Из них получается прочный и дешевый материал для производства деталей.

Ученые ПНИПУ изучили как влияет температура на поведение современных композитов. Технология позволит укрепить материалы, из которых создают важные конструкции для промышленности. Исследование будет полезно в производстве авиадвигателей, машиностроении и нефтегазовой отрасли.

Новая технология позволяет получить композитный материал на основе золота — такой же пластичный и сверкающий, но в несколько раз более легкий, чем сам драгоценный металл.

Новый материал, сочетающий целлюлозу и паутинные белки, демонстрирует прочность, легкость и гибкость и может стать новой «зеленой» альтернативой пластмассам.