Волгоградские учёные повысили жёсткость углепластика на 77%
- Учёные из Волгограда обработали углеродные нити цинком и изменили состав полимерного связующего.
- Модуль упругости при изгибе вырос на 77%, усилие для разрушения образца — на 28%, межслойный сдвиг — на 62%.
- Далее исследователи проверят композит во влажной среде и при циклических нагрузках, а также оценят экономическую целесообразность технологии.
Почему это важно: Способ сохраняет больше исходной структуры углеродной ткани, не повреждая сами нити.
Новый материал стал заметно жёстче при изгибе, а сцепление между его слоями усилилось. Результаты опубликованы в журнале Polymer Composites.
В основе материала, о котором идёт речь, лежат два компонента: углеродное волокно и полимерная смола, которая служит связующим элементом. Углеродные нити ценятся за сочетание лёгкости и способности держать нагрузку — отсюда их присутствие в спортивных снарядах, протезной технике, сейсмостойких конструкциях и космической аппаратуре.
Изображение: Flux
Проблема кроется не в самих волокнах, а на стыке. Как объясняет доцент ВолгГТУ Сергей Борисов, традиционный путь усиления — склеивание нитей специальными смолами. Но именно зона контакта карбона и связующего становится местом, где чаще всего рвётся материал. Сами нити при этом ведут себя парадоксально: они легко ломаются, но плохо поддаются разрыву.
Волгоградцы пошли иным путём. Поверхность углеродных нитей они обработали цинком, а рецептуру связующего пересобрали, введя компоненты, способные вступать в химическое взаимодействие с металлом. В обновлённую матрицу вошли триэтиленгликольдиметакрилат, метакриловая кислота, поливинилбутираль и 2-гидроксипропилметакрилат.
Эффект оказался ощутимым. Модуль упругости при изгибе прибавил 77%, а чтобы сломать образец, потребовалось на 28% больше усилия. Сцепление между слоями ткани тоже улучшилось — напряжение при межслойном сдвиге выросло на 62%.
Отдельно авторы подчёркивают мягкость подхода: в отличие от более агрессивных методов, такой способ сохраняет больше исходной структуры углеродной ткани. Укрепление стыка не должно оплачиваться повреждением самих нитей — иначе теряется смысл всей затеи. Впереди — проверка поведения нового композита во влажной среде и под циклическими нагрузками, а также расчёт экономической целесообразности технологии.
