Ученые Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) разработали инновационные полимеры, не имеющие аналогов в России. Эти сверхпрочные и легкие материалы могут найти применение в авиационной промышленности, автомобилестроении и медицине, а также послужить заменой металлам, которые обычно используются в этих отраслях. Достижения, полученные в КБГУ, были опубликованы в научном журнале Powder Technology.
Переход на полимерные материалы, например, в авиационной отрасли, представляет собой экономически целесообразное решение, поскольку самолеты с меньшей массой демонстрируют снижение расхода топлива. Кроме того, эти материалы отличаются экологичностью и повышенной долговечностью, поскольку не склонны к образованию трещин из-за усталостных разрушений. Полимеры, разработанные в КБГУ, обладают на 50% меньший вес по сравнению с титаном, на 40% легче алюминия и на 60% легче стали. Они способны функционировать в условиях экстремальных температур, варьирующихся от -100°C до +300°C.
Ученые Кабардинского государственного университета, говоря об экологических и экономических преимуществах использования таких материалов в авиастроении, представили конкретные данные: замена 15 тыс. металлических зажимов на полимерные в одном самолете позволит сэкономить более 2 млн рублей за счет снижения расхода топлива и уменьшить выбросы углекислого газа на 80 тонн в год.
По мнению создателей, ключевым отличием данной разработки является применение технологии порошкового литья ( PIM), которая ранее использовалась исключительно для металлов и керамики, теперь применяется к высокомолекулярным полимерам, сложным в обработке ( PEEK и PPSU). Этот экологичный метод позволяет избежать отходов в процессе производства и предусматривает возможность вторичной переработки. Старший научный сотрудник Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Азамат Ладинович Слонов подчеркнул, что ученым удалось определить оптимальные условия спекания таких полимерных порошков, что позволяет создавать изделия сложной геометрии с высокой точностью: это невозможно при использовании традиционных методов, таких как литье под давлением или экструзия.
В разговоре с корреспондентом «Научной России» Азамат Ладинович Слонов рассказал о ближайших планах ученых и о применении их разработки в разных областях.
«В наших ближайших планах – расширение использования разработанных технологий и организация мелкосерийного производства в Кабардино-Балкарской Республике. Мы продолжаем совершенствовать технологии получения новых суперконструкционных сополимеров, а также разрабатываем композиционные материалы, в том числе полимер-полимерные смеси и армированные компаунды на основе полиэфиркетонов и полисульфонов. Помимо этого, у нас есть заключенный договор с ООО «Титан. Полимер. Инжиниринг» на проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ по разработке технологии производства компаундов на основе полиэтилентерефталата и полибутилентерефталата для различных отраслей промышленности. По-прежнему актуальным направлением для нас остается 3D-печать. Разработанные материалы пригодны для аддитивного производства. Также предусмотрено дальнейшее развитие инновационного направления порошкового литья ( PIM) применение высокотемпературных полимерных порошков, включая материалы на основе полифениленсульфида и высоковязких полиарилэфиркетонов, позволяет перерабатывать материалы, не поддающиеся традиционным методам. Суперконструкционные полимеры широко используются в автомобильной промышленности для производства различных деталей, предназначенных для конструкционных и электротехнических целей. К ним относятся компоненты топливной системы, элементы автомобильной светотехники, а также различные теплостойкие детали, функционирующие в условиях повышенных нагрузок и температур. Они также востребованы в авиационной и космической технике для деталей топливной системы, салона самолета. Для атомной энергетики, в частности, для изготовления деталей насосов, компрессоров, измерителей потоков, фильтров; для нефтеперерабатывающей промышленности, а также для медицины: высокопрочные детали медицинских изделий, подвергающиеся стерилизации паром и другими методами, детали диализаторов крови, имплантаты и др.».
В настоящее время ученые Кабардинского государственного университета совместно с коллегами из Сеченовского университета готовят к выходу на рынок десять уникальных медицинских марок полимеров. Специалисты отмечают, что данная разработка восполняет значительный пробел, так как ранее в России не осуществлялось производство подобных материалов.
Материал создан при содействии Министерства науки и высшего образования Российской Федерации