Ученые Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали новый композиционный материал, который по прочности превосходит многие алюминиевые сплавы, следует из публикации в журнале International Journal of Adhesion and Adhesives.
Как пояснили специалисты, за основу они взяли волокнисто-металлические ламинаты — популярный класс композитов, который состоит из последовательно чередующихся слоев стекло- или углепластика и металла (например, алюминия). Такое сочетание, по их словам, придает материалу уникальный набор свойств. Его плотность ниже, чем у алюминия, ударная прочность выше, чем у традиционных композитов, а усталостная прочность больше, чем у алюминиевых сплавов.
Особенность нового материала заключается в том, что при росте трещины или ударе большое количество энергии рассеивается на границе между полимером и металлом, что приводит к повышению свойств композита. Но все это работает только при условии высокой прочности соединений (адгезии) между слоями.
Именно это условие и стало решающим в работе ученых СПбПУ.
«
«Мы улучшили сцепление поверхностей разных слоев материала за счет использования недорогого и удобного в работе наноматериала — фуллереновой сажи», — рассказал заведующий лабораторией «Полимерные композиционные материалы» Илья Кобыхно.
В результате, отметил он, удалось получить композиционный материал из класса волокнисто-металлических ламинатов, который имеет прочностные свойства, превосходящие многие алюминиевые сплавы, а также обладает высокой ударной прочностью в сравнении с обычными композитами. Такой материал может применяться во многих конструкциях в транспортном и общем машиностроении.
«Наночастицы фуллереновой сажи — дешевый и доступный наноматериал, получаемый при сжигании графита в инертном газе и также являющийся побочным продуктом производства фуллеренов, поэтому разработку можно легко масштабировать для внедрения в промышленность», — подчеркнул Кобыхно.
Он добавил, что подобные исследования важны для повышения свойств уже имеющихся волокнисто-металлических ламинатов и для разработки новых методов соединения композитных и металлических деталей для авиастроения и ракетно-космической промышленности.
Обсуждение