Современные технологии производства материалов совершили значительный прорыв благодаря разработке российских ученых. Им удалось создать уникальный композит на основе пластика и волокон, который сочетает в себе исключительную прочность, легкость, долговечность и устойчивость к агрессивным внешним факторам. Этот материал демонстрирует высокую термостойкость, а также способен выдерживать воздействие ультрафиолетового излучения, радиации и химических веществ.
Инновационная разработка принадлежит коллективу исследователей из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) и специалистов Института высокомолекулярных соединений РАН. Совместными усилиями они не только создали новый материал, но и запатентовали специальное устройство для его производства. Полученный композит открывает широкие возможности для применения — от изготовления биомедицинских протезов до производства высоконагруженных деталей, таких как цилиндры двигателей внутреннего сгорания, как сообщает пресс-служба СПбПУ.
Технология создания «пластикового железобетона»
Над созданием устройства и совершенствованием технологии около года трудилась команда из десяти ученых и студентов. Суть инновационного процесса заключается в особом способе смешивания компонентов. Полимер в форме порошка подвергается электрическому заряду, что превращает его в псевдожидкость. Через эту среду пропускаются волокна, к которым частицы порошка прилипают и проникают в пространство между ними. На следующем этапе порошок плавится, образуя вязкую субстанцию, напоминающую мед, которая затем затвердевает. Конечным продуктом процесса являются гранулы композитного материала.
«Композит — это, по сути, многокомпонентный материал, аналогичный железобетону, где роль арматуры и бетона выполняют другие составляющие, — поясняет принцип Игорь Радченко, ведущий научный сотрудник НИИ биомеханики и медицинской техники Учебного центра Высшей школы теоретической механики и математической физики СПбПУ. — Наш материал состоит из пластика (полимера) и углеродных волокон. Пластик в этой системе отвечает за сопротивление сжатию, а волокна — за прочность на растяжение. Ключевым достижением стало то, что нам удалось увеличить длину волокон с долей миллиметра (300 микрон) до нескольких миллиметров, сохранив их равномерное распределение. Это придает материалу прочность, сопоставимую с металлами».
Обратите внимание: Вашингтон еще весной утвердил пятилетнюю научную программу, которая должна изучать способы изменения солнечной энергии, доходящей до нашей планеты.
Широкие возможности применения и тестирование
Сфера применения нового композита практически безгранична. Он подходит для изготовления детских игрушек, медицинских протезов и сложных деталей машин с использованием методов литья под давлением. В настоящее время ученые проводят испытания тестовых образцов, созданных методом 3D-печати. Для этого гранулы материала были переработаны в филамент — специальную нить для аддитивных технологий. Правильно приготовленная смесь пластика и волокон гарантирует получение изделий, которые не только легкие и прочные, но и устойчивые к экстремальным условиям эксплуатации.
«Этот материал может революционизировать многие отрасли: машиностроение, авиа- и судостроение, нефтегазовый сектор, а также производство космической техники и специализированного оборудования, — отмечает Игорь Радченко. — Мы разработали материалы и технологии, позволяющие, например, создать блок цилиндров для двигателя. Такой блок будет значительно легче и дешевле металлического аналога, а его обработка (сверление отверстий, создание охлаждающих каналов) станет гораздо проще».
Больше интересных статей здесь: Технологии.