Композиционные материалы – наиболее перспективные на сегодняшний день материалы, состоящие из двух или более компонентов, дополняющих и усиливающих свойства друг друга. Исследователи видят широкие возможности для их использования в промышленном строительстве.
Главной проблемой сейчас является дороговизна применения в этой сфере композиционных материалов. Решить проблему можно, создавая материалы из доступных компонентов. Именно такая задача сейчас стоит перед учеными Архитектурно-строительного института Южно-Уральского государственного университета.
В рамках своего исследования ученые создают схему «состав-свойство-конструкция». Эта триада позволит прогнозировать свойства, которые необходимы проектировщикам конструкций, в зависимости от состава или условий, которым изделия будут подвергаться. В то же время схема даст возможность менять конструкторские решения, изучив свойства состава. На сегодняшний день подобных исследований нет, а нормативные табличные данные не отражают все возможные вариации.
В рамках последнего исследования ученые изучили деформируемость некоторых полимерных составов под нагрузкой и нагреванием. Эти данные необходимы прогнозирования свойств композиционных материалов. Кроме того, ученые рассматривали влияние энтропийного фактора на деформативные свойства. Как пояснили авторы работы, чем выше энтропия, тем менее упорядочены молекулы полимера, соответственно, тем большей деформации он подвергается. Еще одним интересным моментом для ученых стал факт, что длительное воздействие температуры может увеличивать жесткость полимерного материала.
Это наблюдение позволит использовать композиты, например, в качестве основы для дымовых труб или газоходов, установленных на заводах. Сейчас их изготавливают из стали или железобетона, что косвенным образом плохо отражается на экологии.
Результаты исследования опубликованы в высокорейтинговом журнале «Polymers» (Q1).
Исследование деформируемости полимеров – только часть из большого цикла работ. Ученые ставят целью рассмотреть, как влияют на композиционные материалы различные режимы термообработки и провести эксперименты по истираемости, коррозионной стойкости и ударной вязкости пластиков. Также в планах определить влияние на свойства стеклопластика углеродных нанотрубок, синтезируемых здесь же в лаборатории.
