​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Италии, Канады и Германии изучили теплофизические характеристики образцов новых композиционных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника. Они могут быть перспективными для изготовления мебели и использования в строительной отрасли. Кроме того, производство подобных материалов позволит сократить использование древесины.

Статья «Определение теплофизических характеристик композиционных образцов из сахарного тростника с использованием активного теплового контроля и терагерцовой визуализации» опубликована в журнале Infrared Physics and Technology. По словам одного из авторов, научного сотрудника Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов ТПУ Арсения Чулкова, международный коллектив ученых работает с разными видами композитных материалов, получивших широкое распространение, например, в авиационной промышленности и в других отраслях.

Так, образцы композитов из жмыха сахарного тростника были изготовлены в Университете Аквила (Италия). Данные материалы, по мнению ученых, можно успешно применять для теплоизоляции строительных сооружений в странах с жарким климатом, а также для изготовления мебели. Кроме того, технология производства древесностружечных панелей, в состав которых входит жмых сахарного тростника, поможет сократить использование древесины, что позволит снизить экологическую нагрузку на леса. Однако за счет структурных особенностей качество таких материалов сложнее контролировать, т.е. выявлять дефекты, которые могут серьезно повлиять на эксплуатацию.

«Разработка композитных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника — это сравнительно новое направление, которому посвящено пока не так много исследований. При этом существует определенная проблема контроля их качества: традиционные методы — рентген и ультразвук — не подходят из-за разнородной структуры и незначительного ослабления ионизирующего излучения.

Во время транспортировки или установки такие панели могут подвергаться воздействию ударных повреждений, вызывающих расслоения. В большинстве случаев подобные дефекты невооруженным глазом выявить невозможно. Мы же для анализа ударных повреждений в образцах применяли два метода: активную инфракрасную термографию и терагерцовую визуализацию», — рассказывает ученый.

Для изучения дефектов четыре образца композитов подвергали ударным повреждениям с энергией удара от 5 до 30 Дж. Затем характер повреждений оценивался как политехниками, так и зарубежными коллегами. Затем в ТПУ проводились экспериментальные исследования теплофизических характеристик композиционных материалов с помощью активной инфракрасной термографии. А зарубежные коллеги, в свою очередь, использовали излучение в терагерцовом диапазоне с длиной волны от 0,1 до 1 миллиметра. Затем результаты комбинировались.

В итоге оба способа контроля дефектов — активная инфракрасная термография и терагерцовая визуализация — дали хорошие результаты. Они позволяют определять размер зон ударного повреждения, визуализировать то, как расслоения в материале распределяются по глубине и как температуропроводность — параметр, определяющий скорость распространения тепла в среде, — варьируется в зависимости от изменений структуры материала.

«Было определено, что в образцах, в которых удар сильнее, температуропроводность ниже. Иными словами, скорость распространения тепла в дефектных структурах за счет того, что там есть расслоения, ниже. Это хороший параметр, позволяющий оценить структуру материала в зависимости от степени его дефектности. Так, температуропроводность образцов в зависимости от энергии удара варьировалась от 4 до 24 %», — говорит политехник.

Отметим, что исследование проводили в рамках программы «Постдок в ТПУ – как аналог докторантуры», в том числе, направленной на повышение конкурентоспособности ТПУ. Кроме  того, часть работ выполнена при поддержке гранта РНФ для молодых ученых «Разработка методики и программного обеспечения инфракрасного термографического контроля изделий из композиционных материалов авиационной и ракетно-космической отрасли с автоматизированной идентификацией дефектов».

Полную версию статьи, посвященной проекту, читайте в газете «За кадры».

Похожие новости

  • 13/02/2019

    Супергидрофильное покрытие для индивидуальных имплантатов предложили ученые ТПУ

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе со своими германскими коллегами из университета Дуйсбург-Эссен предложили использовать сферические наночастицы кальций-фосфата в качестве покрытия для имплантатов из сплава ВТ6.
    377
  • 08/05/2019

    Ученые ТПУ и Италии исследуют новые композитные материалы на основе сахарного тростника

    ​Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Италии, Канады и Германии изучили теплофизические характеристики образцов новых композиционных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника.
    214
  • 05/12/2017

    Ученые ТГУ приняли участие в международной конференции, посвященной высокоэнергетическим материам

    ​В Японии на базе Университета Тохоку (г. Сендай) прошла ХIII международная конференция HEMs-2017 "Высокоэнергетические материалы: демилитаризация, антитерроризм и гражданское применение".
    924
  • 25/10/2016

    Томский аспирант улучшит диагностику мощнейшего в мире синхротрона

    ​Аспирант Физико-технического института Томского политеха Артем Новокшонов вместе с учеными Научной Лаборатории DESY (Германия) работает над улучшением и тестированием новых методик диагностики электронного пучка синхротрона PETRA III - одного из мощнейших источников синхротронного и рентгеновского излучения в мире.
    1437
  • 16/05/2017

    Сибирский химический комбинат представил свои технологии будущим атомщикам ТПУ

    ​В Физико-техническом институте Национального исследовательского Томского политехнического университета (НИ ТПУ) состоялось подведение итогов студенческих лабораторных работ на заводе разделения изотопов (ЗРИ) АО "Сибирский химический комбинат" (входит в Топливную компанию Росатома "ТВЭЛ").
    1004
  • 20/10/2016

    Атомщики Сибири обсуждают в ТПУ термоядерный синтез и развитие ядерной медицины

    ​В Томском политехническом университете проходит VII школа-конференция молодых атомщиков Сибири. В течение трех дней молодые ученые из России и стран ближнего зарубежья будут обсуждать вопросы ядерной безопасности, развитие ядерной медицины, термоядерный синтез, а также реализацию проекта по созданию топлива и реакторов нового поколения "Прорыв".
    2145
  • 22/01/2018

    Бразильские ученые исследуют свойства материалов, созданных в ТГУ

    ​Томский государственный университет и Университет Сан-Паулу (Бразилия) подписали соглашение о сотрудничестве в научном исследовании по получению и изучению новых полимерных материалов. Одним из главных направлений взаимодействия ученых станет работа по созданию модифицированных материалов и покрытий для биомедицины и промышленности.
    839
  • 24/09/2018

    Кто устроил в древней Сибири «железную революцию»?

    ​Группа ученых ТГУ, занятая исследованием технологий добычи железа в Южной Сибири IV-VII веков нашей эры, провела в 2018 году серию экспедиций в Горный Алтай и Шорию. Трехлетний проект по восстановлению технологии производства средневекового "черного золота" начался с раскопок в урочище Куек-Танар на Алтае.
    383
  • 23/04/2019

    Лауреат премии «Глобальная энергия» Сергей Алексеенко возглавил центр «Экоэнергетика 4.0» в ТПУ

    В Томском политехническом университете (ТПУ) создан Научно-образовательный центр «Экоэнергетика 4.0». В нем исследователи разрабатывают технологии по «превращению» низкосортного угля, отходов агропромышленного комплекса и деревообработки в экологичный источник тепла и электричества.
    348
  • 14/04/2017

    Российские ученые приблизились к разгадке механизма выработки лечебных белков

    ​Ученые ТГУ и МГУ выявили механизмы, которые играют главную роль в продукции миокинов - белков, обладающих противовоспалительным действием. Полученные данные помогут активизировать выработку в организме веществ, снижающих уровень воспалительных процессов.
    936