Химики из МГУ разработали новый полимерный композитный материал, обладающий более высокой прочностью, чем авиационный титан или алюминий, что открывает дорогу для создания сверхлегких авиалайнеров и спутников.
“Сейчас температурный диапазон применения полимерных композитов составляет не более 150 С для самых распространенных материалов и до 250 градусов Цельсия – для термостойких. Мы же разработали материалы, пригодные для эксплуатации при температурах до 450 С, обладающие при этом простотой переработки, сравнимой с наиболее распространенными в применении для этих целей эпоксидными смолами”, – заявил Борис Булгаков, один из создателей материала из Московского университета.
Все современные самолеты, как рассказывают ученые, на сегодняшний день по большей части состоят не из металла, а из различных пластмасс, композитов и прочих материалов, обладающих высокой прочностью и при этом весящие не так много, как дюраль, титанал и другие “авиационные” сплавы. К примеру, лайнер Боинг 787 состоит примерно наполовину из таких материалов, а американский истребитель F-22 содержит 39% титана, 24% полимерных композитов и 16% алюминия. Многие из таких материалов представляют собой полимерные соединения, состоящие из двух компонентов – так называемых армирующих добавок, повышающих прочность материала, и непосредственно самого полимера, удерживающих вставки из таких добавок на месте. Такие материалы дороже, чем алюминий или титан, но они заметно долговечнее и с ними проще работать технологам.
Главной проблемой всех полимерных композитов, как рассказывает Булгаков, является то, что они не способны переносить высокие температуры, из-за чего двигатели даже самых “продвинутых” самолетов всегда полностью изготавливаются из металла. Замена этих частей на термостойкий пластик, как отмечают ученые, позволит заметно снизить массу двигателей и упростить их конструкцию.
Российские ученые нашли путь к решению этой проблемы, создав новую полимерную основу для композитов на базе двух относительно простых звеньев – непредельного углеводорода пропаргила и соединения азота и бензола, из которого обычно изготовляют оранжевую краску. Комбинацию этих веществ можно превратить в сверхпрочный полимер, способный выдержать нагрев до примерно 400 градусов Цельсия без повреждения его структуры. Самой важной чертой этого вещества является то, что оно достаточно легко плавится и обладает низкой вязкостью, что позволяет производить композитные материалы достаточно дешевыми способами по сравнению с другими сверхпрочными композитами, применяемыми сегодня в промышленности. Это, как надеются ученые, поможет их разработке быстрее проникнуть в авиационную индустрию.
Опытные партии материала, синтезированные в лаборатории Московского университета, сейчас проходят испытания в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени П. И. Баранова, в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. Туполева (КАИ) и других организациях. (e-plastic.ru/Химия Украины и мира)