Учёные из Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США разработали инновационный метод, который позволяет значительно повысить прочность и износостойкость композитных материалов, широко используемых в автомобилестроении, авиакосмической отрасли и возобновляемой энергетике.
В основе метода лежит создание дополнительной поддерживающей сетчатой структуры из термопластичных нановолокон, которая химически связывается с жёсткими армирующими волокнами и окружающей матрицей (связующим веществом). Это решает проблему уязвимости композитов к повреждениям, возникающим из-за различий в свойствах волокон и матрицы.
"Наш процесс позволяет материалу выдерживать гораздо большие нагрузки, - говорит Сумит Гупта, один из авторов исследования. - Используя этот простой, масштабируемый и недорогой подход, мы смогли увеличить прочность композитов почти на 60% и их вязкость на 100%".
В отличие от традиционных методов, таких как покрытие волокон полимерами или создание жёсткого каркаса для улучшения сцепления волокон с матрицей, данный подход основан на формировании высокоразвитой поверхностной структуры, которая выступает в качестве пути передачи нагрузки между армирующими волокнами и окружающей матрицей.
Композиты, изготовленные с использованием этой технологии, могут найти широкое применение в различных областях - от автомобилестроения до авиакосмической техники. Учёные уже подали заявку на патент, чтобы в дальнейшем передать разработку коммерческим партнёрам.
Следующим шагом исследователей станет изучение других волокнистых и матричных систем с совместимыми химическими группами, а также дальнейшее повышение прочности самих нановолокон. Эта работа ведётся в рамках программы "Композитные материалы 2.0" Офиса энергоэффективности и возобновляемых источников энергии Министерства энергетики США.
Разработка более прочных и износостойких композитных материалов позволит снизить долю тяжёлых стальных компонентов в конструкциях и повысить эффективность транспортных средств за счёт уменьшения их массы. Это важный шаг к достижению целей программы по повышению энергоэффективности.
Источник:
DOI: 10.1002/advs.202305642
-------------------------------------
Поддержите наш проект: подпишитесь на канал, поставьте лайк или напишите комментарий, а также подписывайтесь на наши страницы на других площадках, в том числе на сервисе поддержки авторов Бусти. Ссылки найдёте в описании канала. Заранее спасибо!