Пермские ученые разработали технологию упрочнения полимерных композитов

Разработка исследователей из Пермского Политеха позволит сделать прочнее детали самолетов, автомобилей и судов

Ученые обработали полимерные композиционные материалы с помощью гамма- и СВЧ-облучения. Это помогло изменить структуру композитов, сделав их более прочными и гибкими. На данный момент у разработки нет аналогов в мире. Результаты исследования ученые опубликовали в журнале «Химия высоких энергий».

В процессе гамма- и сверхвысокочастотного облучения полимеров их структура существенно меняется, что приводит к изменению их физико-механических свойств. Главная цепь молекулы может разрушаться, образуя более мелкие фрагменты, или «сшиваться» с соседними. По словам ученых, обработанные с помощью таких технологий материалы безопасны для окружающей среды.

«Полимерные композиты на основе трехмерно сшитой эластомерной матрицы, наполненной твердыми частицами, применяют в автомобиле-, авиа- и судостроении, а также в твердых ракетных топливах. Абразивные материалы, которые содержат корунд, позволяют проводить высококачественное шлифование. Эластичные полимеры, наполненные кварцем, используют для покрытия зданий и настила в спортивных сооружениях. Несмотря на это, исследований по изучению влияния радиации на такие материалы не проводили, — рассказывает доцент кафедры прикладной физики Пермского Политеха, кандидат физико-математических наук Эргаш Нуруллаев.

Исследователи изучили, как меняются механические характеристики полимерных композитов на основе низкомолекулярных каучуков под воздействием различных доз гамма- и СВЧ-облучения.

В первом эксперименте прочность материалов растет при увеличении дозы излучения, достигая максимума при значении 20 Мрад. Увеличение же температуры испытаний, наоборот, приводит к уменьшению прочности. По словам ученых, это можно объяснить тем, что при повышении дозы радиации растет степень сшивки молекул полимерного композита.

Во втором случае механические характеристики полимеров изменяются при плотности поглощенной энергии СВЧ-излучения 126,9 МДж/м³.

По словам исследователей, с помощью микроволновых технологий можно получить более прочные изделия. В отличие от традиционных методов, они позволяют сократить длительность технологических процессов, упростить установки, снизить потребление энергии и улучшить состояние окружающей среды.