Углепластики для космоса и авиации

Ученые Химического института им. А.М. Бутлерова Казанского федерального университета и Казанского национального исследовательского технического университета им. А.Н. Туполева создали особо прочные углепластики на основе фосфатных связующих, способные выдерживать температуру более 500 градусов Цельсия.

«Композиционные материалы сегодня применяются очень широко: из них изготавливают практически все, начиная от хоккейных клюшек и заканчивая самолетами. Подавляющее большинство композитов создается с использованием органических полимерных связующих, которые обладают многими положительными чертами, но имеют два существенных недостатка: они горючи и работают до температур максимум 300–450 градусов Цельсия. В то же время для использования композитов, например в авиации или космонавтике, да и во многих "земных" областях, требуются негорючие материалы, способные выдерживать высокие (свыше 500 градусов) температуры. Эту непростую задачу мы решили, используя неорганические связующие», – сообщил заведующий кафедрой неорганической химии, ведущий научный сотрудник НИЛ «Полимерные смарт-материалы и нанокомпозиты» Химического института КФУ Рустэм Амиров.

Казанские ученые создали технологию получения углепластиков на основе алюмофосфатных, алюмоборфосфатных и алюмохромфосфатных связующих, армированных углеродной тканью. Она представлена в научной статье.

«Мы изучили реологические свойства, плотность, поверхностное натяжение и смачивающую способность неорганических связующих и с учетом этого разработали оптимальные режимы пропитки углеткани. Также были разработаны режимы сушки и вакуумного формования углепластиков, – сообщил ученый. – Проведенные физико-механические испытания показали, что полученные нами углепластики обладают высокими значениями прочности и модулей упругости при растяжении и изгибе. Методом динамического механического анализа продемонстрирована высокая теплостойкость полученных материалов. Устойчивость углепластиков к термическому удару оценивали по изменению остаточной прочности углепластиков при изгибе».

По словам химика, проведенные испытания показали, что углепластик на основе алюмохромфосфата имеет самые высокие показатели прочности и жесткости. Изделия из него могут эксплуатироваться в условиях высоких температур, в том числе при кратковременном воздействии открытого пламени.

«Пластик на основе органических связующих при его утилизации загрязняет окружающую среду, – подчеркнул Р. Амиров. – Наши композитные материалы экологичны, при разложении они превращаются в компоненты глины и фосфатных удобрений».

Созданные углепластики пока недостаточно влагостойки, и поэтому следующим этапом работы будет придание им гидрофобных свойств.