Российские ученые разработали новый материал

Дело в том, что армированные волокнами полимеры (FRP) широко используются в аэрокосмической, судостроительной и автомобильной промышленности из-за их высокой удельной прочности и модуля упругости, но не устойчивы к ударным нагрузкам. Именно эту проблему удалось решить ученым из Научного центра мирового уровня "Передовые цифровые технологии" Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ).

Специалисты взяли за основу волокнисто-металлические ламинаты (широко используемый класс композитов, который состоит из последовательно чередующихся слоев стекло- или углепластика и металла) и добавили к нему фуллереновую сажу.

"Мы улучшили сцепление поверхностей разных слоев материала за счет использования недорогого и удобного в работе материала — фуллереновой сажи. Частицы фуллереновой сажи — дешевый и доступный материал, получаемый при сжигании графита в инертном газе и также являющийся побочным продуктом производства фуллеренов, поэтому разработку можно легко масштабировать для внедрения в промышленность", — рассказал заведующий лабораторией "Полимерные композиционные материалы" Илья Кобыхно.

Таким образом получилось создать материал, который имеет прочностные свойства, превосходящие многие алюминиевые сплавы, а также обладает высокой ударной прочностью в сравнении с обычными композитами.

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.

Такой материал может применяться во многих конструкциях в транспортном и общем машиностроении. Такие исследования очень необходимы для улучшения свойств уже имеющихся волокнисто-металлических ламинатов и для разработки новых методов соединения композитных и металлических деталей для авиастроения и ракетно-космической промышленности.

Данное исследование частично финансировалось Министерством науки и высшего образования Российской Федерации.

Более подробно о проведенных исследованиях можно прочесть в научном журнале ScienceDirect, в статье The effect of fullerene soot on polymer-metal adhesion in thermoplastic fiber metal.