Российские ученые создали новый материал с модифицируемыми свойствами для самолетов

Технологию создания композиционного материала на основе полимерной матрицы и углеродных волокон разработали специалисты из НИТУ МИСиС. Новый материал - легкий и прочный, им можно заменить иностранные аналоги в авиастроении для создания элементов силового набора и корпусных конструкций самолетов, а сам подход позволяет регулировать конечные свойства материала. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе института.

Углеродное волокно состоит практически полностью из атомов углерода и имеет большую механическую прочность при малом весе, устойчивость к высоким температурам и отличная коррозионная стойкость. В авиации детали из материалов, армированных углеродными волокнами, позволяют уменьшить конечный вес самолета, а, значит, и потребление топлива, тем самым снижая стоимость эксплуатации воздушного судна и воздействие на окружающую среду.

"Говоря о возможностях применения материала, надо смотреть на конкретное изделие в котором они будут применяться, так как для каждого есть свои условия работы в конструкции, требования по прочности, максимально допустимым деформациям. Соответственно, меняется схема армирования, и степень наполнения (содержание волокон) тоже будет разной. Но, если говорить, например, о материалах для авиастроения, оптимальное содержание углеродных волокон будет скорее в интервале 60-70 % от общей массы конструкции", - рассказал "Газете.Ru" один из авторов работы, старший научный сотрудник Центра композиционных материалов НИТУ МИСиС к.т.н. Андрей Степашкин.

В качестве армирующего материала исследователи использовали углеродное волокно российского производства. Для изготовления матрицы, вместо обычной в таких случаях эпоксидной смолы, впервые был применен порошок полиэфирсульфона. Это аморфный термопластичный полимер, устойчивый к воздействию высоких температур, пара и различных химикатов, а также обладающий превосходными механическими свойствами. В отличие от эпоксидной смолы, полиэфирсульфон поддается переработке и утилизации, что делает производство более экологичным.

Поверхность углеволокна была дополнительно модифицирована методом термического окисления, в результате чего на поверхности углеродных нитей образовался тонкий слой, содержащий большое количество кислородсодержащих функциональных групп, способствующий лучшему сцеплению углеволокна с полимерной матрицей. Использование модифицированного углеродного волокна позволило добиться стабильной структуры полученного композита и значительно улучшить его механические свойства и устойчивость к воздействию высоких температур. При этом, как отмечают авторы исследования, предложенная технология создания композитов на основе полиэфирсульфона и углеродных волокон позволяет регулировать свойства конечного материала в зависимости от степени наполнения полимерной матрицы волокнами.