#композиты

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.

За счет малого веса, высокой устойчивости к коррозии и высоким температурам полимерные композиты значительно превосходят металлические сплавы по механическим свойствам. Сегодня из композиционных материалов создают буквально все подряд: от деталей самолетов и ракет до гоночных автомобилей и водоплавающих средств специального назначения, от бейсбольных бит до гоночных велосипедов. Проблема в том, что полимерный материал не поддается сварке, единственным вариант его скрепления — механическое соединение с использованием крепежных элементов и клея. Для заклепок и небольших крепежных деталей путем сверления изготавливаются отверстия, которые приводят к дефектам изделия. Ученые Пермского Политеха провели сравнительный анализ влияния режущего инструмента на качество получаемых отверстий и нашли способ, который позволяет создавать отверстия с полным отсутствием расслоения материала. Предложенная стратегия сверления обеспечит импортозамещение и получение отверстий высокого качества в различных областях применения полимерных композиционных материалов.

Ученые Томского политехнического университета выяснили, как изменяются микроструктура и свойства наноразмерных многослойных покрытий с чередующимися слоями циркония и ниобия после облучения протонами. Данные, полученные в результате теоретических и экспериментальных исследований, помогут в разработке композитов для ядерной энергетики, устойчивых к водородным и радиационным повреждениям.

Аспирант ТПУ в рамках совместного проекта с минским Институтом тепло- и массообмена имени А. В. Лыкова разработает технологию получения борида хрома для создания композитных материалов с высокой коррозийной стойкостью, которые могут использоваться в нефтедобывающей промышленности. Она основана на методе высокотемпературного электродугового синтеза. Это принципиально новая технология, ранее не применявшаяся для синтеза борида хрома.

Полимерные композиционные материалы сегодня используют в аэрокосмической, авиационной и оборонной промышленности, в создании судов и автомобилей. При обработке на поверхности изделий образуются дефекты, и даже малейшие «несовершенства» могут привести к необратимым последствиям. Ученые Пермского Политеха разрабатывают технологию, которая повысит качество деталей.

Исследователи Томского политехнического университета создали принципиально новые материалы для потенциального применения в авиакосмической и транспортной отраслях. Они изготовлены из прекерамической бумаги и представляют собой многослойные ламинированные композиты. Предложенный подход позволил специалистам Инженерной школы ядерных технологий ТПУ получить более прочные по сравнению с аналогами функциональные материалы. В перспективе их можно будет использовать в элементах конструкций, которые подвергаются воздействию высоких температур и механических нагрузок.

Исследователи из Пермского Политеха разработали уникальную технологию, которая позволяет мгновенно отслеживать разрушение ответственных конструкций. Это можно будет сделать с помощью Smart-слоев – оптоволоконных «нитей», которые внедряются внутрь изделий из композитных материалов, а также их можно крепить на поверхность готовых конструкций. Разработка, у которой пока нет аналогов в мире, поможет проводить мониторинг состояния изделий в режиме реального времени без остановки рабочего процесса производства.

Международная группа ученых синтезировала новый композитный материал на основе гексаферрита бария и парафина для применения в антенных технологиях для беспроводной передачи данных в СВЧ-диапазоне. Разработанный материал пропускает 99,77 процентов входного сигнала без искажения или ослабления.

Сегодня в авиастроении часто используют полимерные композиционные материалы, но они склонны к расслоению. Поэтому для их укрепления применяют специальные 3D-ткани. Ученые Пермского Политеха впервые провели комплексные испытания таких композитов на прочность. По их словам, изучение процессов деформирования и разрушения позволит сделать современные самолеты более долговечными и надежными.

Ученые Сколтеха и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (LMU) в Германии исследовали фундаментальные свойства нанокристаллов галогенидных перовскитов, имеющих перспективы применения в качестве нового класса материалов для оптоэлектроники. Выполнив комплекс теоретических и экспериментальных исследований, ученые показали и обосновали наличие сложных взаимосвязей между составом материала, динамикой изменения его кристаллической решетки под воздействием света и стабильностью материала.

Ученые из России исследовали влияние различных способов обработки резиновой крошки и нашли способ уменьшить отрицательное влияние на экологию утилизации резиновых отходов. Измельченные старые шины включат в состав геополимеров — новых экологичных материалов. Наилучший результат показало воздействие водным раствором перманганата калия — полученные материалы обладают увеличенной прочностью и могут быть использованы в строительстве.

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.

Ученые постоянно придумывают новые материалы, которые сулят индустрии совершенно новые свойства, способные перевернуть ту или иную технологию. Но придумать такие материалы мало – необходимо найти эффективный способ их обработки. Более того, зачастую композиты получаются благодаря добавлению микро- или даже наночастиц в основную структуру, поэтому необходимо разработать способ контроля за тем, чтобы все частицы легли на свое место без мельчайших, незаметных глазу, отклонений. В Университете ИТМО усовершенствовали технологию локальной обработки таких композитов на основе пористого стекла с добавлением серебра и меди. Теперь можно в процессе обработки с очень высокой точностью предсказать оптические свойства получившегося плазмонного элемента.

Ученые НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Египта, Бразилии и Индии выявили оптимальный состав композита для использования в микроволновых диапазонах. Материал особенно перспективен для уменьшения электрических потерь в антеннах 5G-связи.