Российские ученые из Сколтеха показали, что процесс производства полимерных композитов можно облегчить, если добавлять в них углеродные нанотрубки. Также это улучшит свойства материала, а добавка может еще и играть роль маркера износа. Полученные учеными данные можно использовать в кораблестроении, в малой авиации и во многих других областях. Исследование опубликовано в журнале Polymers.
Детали для самолетов, кораблей, автомобилей и даже мостов изготавливают из полимерных композитов. Они состоят из множества слоев стекловолокна, пропитанных эпоксидной смолой и спеченных вместе в автоклавах. Эти приборы нужны для генерации высоких температур и давлений. Однако автоклавы могут быть достаточно дорогостоящими в эксплуатации, так как детали бывают крупными, а нагревать нужно всю камеру автоклава.
Российские ученые предложили помещать между слоями композитов прослойки из углеродных нанотрубок. Благодаря свойствам этой наноструктуры не нужно нагревать всю камеру автоклава, достаточно прицельного нагрева. Это значительно экономит электроэнергию и снижает затраты на производство. В то же время нанотрубки не влияют на толщину деталей и не ухудшают их характеристики. Они не образуют лишних пор, зато прослойка создает дополнительное давление, которое скрепляет слои композита вместе.
При этом такие добавки из нанотрубок полезны не только на стадии производства, но и в эксплуатации деталей. Так как нанотрубки электро- и теплопроводны, они могут использоваться для точечного нагрева конструкции. Это поможет в борьбе с обледенением крыльев самолетов. Кроме того, нанотрубки могут послужить датчиком износа деталей. Если подводить к ним ток, то по изменению сигнала можно определить степень их износа.
Результаты этой работы показывают, что наноструктуры способны усовершенствовать детали из композитных материалов. При этом такие наноструктуры многофункциональны, что значит, что они могут быть полезны на нескольких стадиях жизненного цикла деталей. Сейчас ученые уже разработали реактор, который позволяет получать нанокомпозиты. В дальнейшем они планируют продемонстрировать все предложенные применения таких материалов как в лабораторных условиях, так и в индустрии.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
