Ученые Томского политехнического университета создали прочные композитные материалы на основе полимерных и льняных волокон, сообщили сотрудники вуза. Подобные композиты можно использовать в авиа- или ракетостроении, при этом они экологичны и недороги в производстве.
“Волокна льна, армирующие композит, повышают его прочность. С помощью методов неразрушающего контроля мы определили, какая компоновка из натуральных и углеродных волокон лучше всего сопротивляется ударной нагрузке. Эксперименты показали, что самой прочной является конфигурация материала, при которой льняные волокна находятся снаружи, а углерод – внутри”, – сказала Дарья Дерусова, сотрудник Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ.
Композиционные полимерные материалы – легкие и прочные, поэтому их используют в авиастроительной, ракетно-космической промышленности и автомобилестроении. Композит с нужными свойствами можно получить из углеродных волокон, соединив их с синтетическими или натуральными волокнами, которые экологичнее. В исследованиях, которые политехники ведут совместно с Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН и университетом Аквиллы (Италия), использовались композиты с разной компоновкой углеродных и льняных волокон.
Как рассказала Дерусова, незначительные на первый взгляд столкновения, например, птицы или трапа с корпусом самолета, могут иметь серьезные последствия – удары приводят к расслоениям внутри материала. В микрозазоры попадает влага, которая при понижении температуры замерзает, увеличивая трещины. Подобные дефекты несут серьезную опасность и определяют особую важность вопроса стойкости композитов к ударным повреждениям.
Во время эксперимента материалы подвергали ударным воздействиям и оценивали степень их устойчивости к ним. Исследование подтвердило, что демпфирующие свойства льняных волокон придают материалу жесткость и прочность.
“Сложность оценки ударопрочности композитов заключается в том, что свойства волокон могут различаться, например, по теплопроводности, по жесткости, электропроводности и т. п. Мы использовали для исследования гибридных композитов ультразвуковую резонансную виброметрию. Вибрации на поверхности материала, возникающие в результате ультразвуковой стимуляции материала, измерялись с помощью лазера. Сканирующий лазерный виброметр позволяет с высокой точностью строить 3D изображения повреждений в материалах “, – пояснила Дерусова. (plastinfo/Химия Украины и мира)