Учёные из РТУ МИРЭА совместно с научно-производственным объединением АО «НПО Стеклопластик» разработали лёгкие композиционные материалы на основе термопластичных полимеров, наполненных полыми стеклянными микросферами. Об этом сообщили в пресс-службе РТУ МИРЭА.
Современная промышленность, особенно авиационная и автомобильная, активно стремится к снижению веса конструкций. Каждый сэкономленный килограмм способствует уменьшению расхода топлива, увеличению грузоподъёмности и улучшению экологических характеристик. Одним из перспективных материалов для замены металла являются полимерные композиты. Учёные из РТУ МИРЭА разработали новый класс лёгких термопластичных композитов, усиленных полыми стеклянными микросферами.
Эти микросферы, представляющие собой крошечные полые стеклянные шарики, невидимые невооружённым глазом, служат лёгким и прочным наполнителем. Их структура позволяет значительно снизить плотность материала, сохраняя при этом способность выдерживать механические нагрузки и повышая жёсткость конструкции.
Главное нововведение заключается в том, что композитный материал специально создан для производства изделий с уникальными геометрическими формами методом аддитивной 3D-печати (FDM-технология). Кроме того, материал поддаётся переработке традиционными методами экструзии и вакуумформования, что позволяет промышленности выбирать между масштабируемостью и высокой производительностью при экструзии, а также возможностью изготовления деталей сложной конфигурации.
Эта разработка ценна своей комплексностью: учёные не только добавили наполнитель в полимер, но и подобрали оптимальное сочетание типа термопласта, размера и концентрации микросфер, а также режимов 3D-печати и экструзии. В результате был создан лёгкий материал с заданными свойствами, который может использоваться для изготовления корпусных деталей, элементов интерьера самолётов и автомобилей, защитных кожухов и даже в авиастроении.
«Такая структура позволяет резко снизить плотность материала, но при этом сохранить его способность выдерживать механические нагрузки и повысить жесткость конструкции, – рассказывает Александр Пыхтин, доцент кафедры химии и технологии переработки пластмасс и полимерных композитов Института тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова РТУ МИРЭА. – Ключевая инновация разработки в том, что этот композит специально создавался для получения изделий с уникальными геометрическими формами аддитивным методом 3D–печати (FDM–печати). Кроме того, его можно перерабатывать в изделия и классическими методами экструзии, вакуумформования и т.д. Это позволяет современной промышленности выбирать между масштабируемостью и высокой производительностью (в случае экструзии) и возможностью производства деталей и элементов конструкций чрезвычайно сложной конфигурации».
Основная сложность заключалась в том, чтобы равномерно распределить хрупкие полые микросферы в расплаве полимера и не раздавить их в процессе получения изделий. Учёным удалось найти этот баланс. Разработка выполнена совместно с АО «НПО Стеклопластик имени Н.Н. Трофимова», имеет прямое практическое значение для экономики и позволяет снизить зависимость от дорогостоящих импортных композитов. Результаты опубликованы в научно-техническом журнале «Пластические массы».
Композиты создают не только для авиации и автопрома, но и для космоса. Как рассказывала интернет-газета «ЖУК», российские учёные разработали новый композитный материал для защиты космонавтов и техники от космической радиации. Новый материал в 200 раз дешевле аналогов.