Сотрудники химического факультета МГУ создали уникальные полимерные матрицы на основе новых фталонитрильных мономеров для полимерных композиционных материалов.Разработанные материалы обладают более высокой удельной прочностью по сравнению с металлами, за счет чего позволяют радикально снижать массу деталей летательных аппаратов, самолетов и космических кораблей, эксплуатирующихся при высоких температурах. Результаты работы ученых опубликованы в изданиях Journal of Applied Polymer Science и European Polymer Journal.

Группа сотрудников кафедры химической технологии МГУ под руководством ведущего научного сотрудника Алексея Валерьевича Кепмана занимается конструкционными полимерными композиционными материалами (ПКМ). Из них изготавливаются различные конструкции, детали машин, элементы сооружений, воспринимающих силовую нагрузку. Для аэрокосмической промышленности, где требования к материалам повышены, требуются ПКМ с повышенными эксплуатационными характеристиками. ПКМ состоят из полимерной связующей матрицы и армирующего элемента (наполнителя), между которыми есть четкая граница. На примере углепластиков, в качестве армирующего наполнителя может служить углеродная ткань, а в качестве связующего — полиэфирная, эпоксидная смолы, бисмалеимиды, полиимиды и многие другие полимеры.

Современный самолет Boeing 787 Dreamliner на 50% состоит из ПКМ (), а истребительEurofighter — на 70%. Создание высокотемпературных ПКМ позволит заменить существующие металлические детали двигателя (например, лопатки компрессора низкого давления) или обшивки сверхзвуковых самолетов на детали из ПКМ.
Химики предложили новый подход к молекулярному дизайну бис-фталонитрильных мономеров, из которых состоит полимерная матрица, и получили вещества, из которых легче, по сравнению с известными аналогами, получать термостойкие детали сложной формы с минимальным количеством соединительных элементов.

«Сейчас температурный диапазон применения ПКМ составляет не более 150°С для самых распространенных материалов и до 250°С — для термостойких. Мы же разработали ПКМ, пригодные для эксплуатации при температурах до 450°С, обладающие при этом простотой переработки, сравнимой с наиболее распространенными в применении для этих целей эпоксидными смолами», — рассказали участники проекта, Борис Булгаков и Александр Бабкин.

На сегодняшний день стоимость килограмма титана или алюминиевых сплавов значительно меньше, чем ПКМ, — в 8-10 раз. Но, по словам Бориса Булгакова, изготовление и обслуживание крупных деталей сложной формы из ПКМ в разы дешевле. Эффект достигается за счет существенного снижения трудоемкости изготовления деталей и высокой степени интегральности конструкций из углепластика.

«Например, крыло из ПКМ условно состоит из 10 элементов, а из металла — из 100. То есть монтаж металлического крыла обходится дороже. К тому же, прочность углепластиков выше, чем у алюминия, в 6-8 раз, а удельный вес — ниже в 1,5 раза», — поясняет Борис Булгаков.

ПКМ широко используются для производства автомобилей премиального сегмента, гоночных болидов Формулы 1, самолетов и космических аппаратов. Снижение массы самолета приводит к снижению потребления топлива и к увеличению полезной нагрузки, то есть в долгосрочной перспективе затраты на производство деталей из ПКМ компенсируются экономией на топливе и количестве перевезенных пассажиров и грузов. Кроме того, ПКМ дешевле в обслуживании, так как не подвержены коррозии.

Работа над новыми матрицами для ПКМ велась в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы". Заведующим кафедрой химической технологии и новых материалов, профессором В.В. Авдеевым поставлена задача по организации пилотного производства фталонитрильных связующих. Опытные партии материала, синтезированные в лаборатории МГУ, проходят испытания в Центральном институте авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени П.И. Баранова, в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А.Н. Туполева (КАИ) и других организациях.

Похожие новости

  • 08/07/2019

    Научно-образовательная конференция НТИ «Автонет»

    Рабочая группа НТИ «Автонет» приглашает Вас принять участие в работе Научно-образовательной конференция НТИ «Автонет».   ЦЕНТРЫ КОМПЕТЕНЦИЙ НТИ: ЗНАНИЯ И ОПЫТ БУДУЩЕГО В ЭКОСИСТЕМЕ АВТОНЕТ! На образовательной конференции НТИ «Автонет» планируется обсудить статус разработки и реализации образовательных программ Центров компетенций НТИ по профилю Автонет, инициативы Центров компетенций по развитию информационной, образовательной, научной и научно-производственной инфраструктуры университетов, опыт и предложения по коммерциализации разработанных технологий и результатов интеллектуальной деятельности, а также продукции, производимой с использованием технологий и результатов интеллектуальной деятельности Центров компетенций НТИ.
    438
  • 24/09/2019

    Эксперты IP Академии обсудили антипиратское законодательство

    С 18 по 20 сентября в Сколково проходила IP Академия, организаторами которой  выступили Фонд "Сколково", Центр интеллектуальной собственности "Сколково", Ассоциация IPChain, Федерация интеллектуальной собственности и международный коммуникационный бренд IPQuorum.
    220
  • 19/07/2017

    Ученые ТПУ представляют свои разработки на крупнейшем авиасалоне МАКС-2017

    ​​18 июля XIII Международный авиационно-космический салон "МАКС-2017" - один из крупнейших мировых авиасалонов - начал свою работу на аэродроме в подмосковном Жуковском. Томский политехнический университет представляет здесь свои уникальные разработки, среди которых тепловой дефектоскоп для контроля композиционных материалов авиационной техники, технологии 3D-печати в условиях невесомости, покрытия для станций "Глонасс" и для защиты солнечных батарей, антиметеоритные защитные пленки для иллюминаторов космических кораблей.
    1049
  • 23/08/2018

    XII Международный биотехнологический форум-выставка «РосБиоТех – 2018»

    2-4 октября 2018 года в Москве пройдет ХII Международный биотехнологический Форум – Выставка «РосБиоТех – 2018».  Прием заявок открыт до 5 сентября 2018 года.Цели и задачи Форума: обсуждение проблем развития научно-технологического комплекса России в сфере биотехнологий, установление научного, инновационного и делового партнерства, направленного на коммерциализацию технологий, организацию современных промышленных производств и продвижение на рынок конкурентоспособной биотехнологической продукции нового поколения.
    1479
  • 01/08/2017

    В РФ создано акустоэлектронное устройство с диапазоном в два раза больше, чем у аналогов

    ​Исследователи из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов в Москве и Сибирского федерального университета (СФУ) создали эффективное акустоэлектронное устройство на основе синтетических алмазов, сообщила в понедельник пресс-служба СФУ.
    1352
  • 07/11/2019

    Более 30 студентов и аспирантов ТПУ получили стипендии Президента и Правительства РФ

    ​В числе стипендиатов Президента РФ — четыре студента и семь аспирантов Томского политехнического университета. Стипендию Правительства России будут получать 13 студентов и семь аспирантов. В течение учебного года, помимо основной, они ежемесячно будут получать дополнительную стипендию.
    311
  • 23/04/2019

    Две сибирские команды борются за победу в российском конкурсе стартапов

    ​В Москве прошел полуфинал конкурса технологических стартапов «Криптонит Startup Challenge». В нем приняло участие две сибирские команды, сообщает корреспондент Sibnovosti.ru. В этом году «Криптонит Startup Challenge» проходит впервые.
    656
  • 10/07/2019

    В России пройдут испытания новой модели сверхзвукового самолёта

    В России в 2019 году пройдут испытания модели сверхзвукового делового самолета разработки "Туполева" со сниженным уровнем звукового удара. Его испытают в аэродинамической трубе, сообщил "Интерфаксу" источник в авиапроме.
    713
  • 29/12/2016

    Ученые СФУ презентовали антенны для сетей четвертого поколения

    ​Два проекта ученых Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ были представлены на национальной выставке-форуме "ВУЗПРОМЭКСПО-2016", прошедшей в Москве с 14 по 16 декабря 2016 года. Обе разработки выполнены совместно со стратегическим партнером ""Информационные спутниковые системы" имени академика М.
    1719
  • 14/04/2017

    "ИНТЕРПОЛИТЕХ-2016" представил роботизированные системы различного назначения

    ​Роботизированные системы различного назначения были одним из основных направлений работы ХХ юбилейной выставки средств обеспечения безопасности государства «ИНТЕРПОЛИТЕХ-2016». Большой интерес со стороны специалистов и посетителей выставки вызвала совместная разработка международной лаборатории систем технического зрения факультета инновационных технологий Томского государственного университета (ТГУ) и ООО «Техномаг».
    708