Учёные лаборатории аддитивных и цифровых технологий полимер композиционных материалов Института металлургии и материаловедения имени А.А. Байкова РАН провели подробное исследование влияния высокотемпературных потоков на теплостойкость полимерных композитов на основе PETG с разными наполнителями. Целью было повысить устойчивость материала к экстремальным условиям, актуальным для аэрокосмической отрасли. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе РАН.
В экспериментах применялись наполнители: оксид алюминия (Al₂O₃), карбид кремния (SiC), карбид бора (B₄C), оксид гафния (HfO₂), углеродные нановолокна и многослойный графен.
Композиты создавались с помощью смешивания, экструзии и горячего прессования при 240 градусах Цельсия под давлением 20 000 Па. Затем образцы подвергались воздействию плазменного потока с температурой 2000 градусов. Для анализа изменений использовалась сканирующая электронная микроскопия, а предсказание потери массы осуществлялось с помощью моделей машинного обучения.
Результаты показали, что благодаря наполнителям термостойкость PETG увеличивается примерно в 3,5 раза.
Наименьшая деградация зафиксирована у композитов с карбидом бора и многослойным графеном. Вместе с тем, увеличенный размер частиц наполнителя снижал устойчивость материала к высоким температурам. Модель машинного обучения смогла с точностью 81% предсказать зависимость потери массы от размера частиц, что свидетельствует о полезности искусственного интеллекта в разработке новых материалов.
Полученные данные демонстрируют перспективность таких композитов для использования в защите ракетных и космических компонентов от экстремального нагрева. Новизна работы заключается в комплексном сравнении различных наполнителей и внедрении ИИ для прогнозирования свойств полимерных материалов.
Инновационное защитное покрытие продлит жизнь перовскитных солнечных элементов. Лабораторные тесты, имитирующие более 20 лет космических условий, показали, что покрытые таким материалом элементы гораздо лучше сопротивляются протонному излучению и сохраняют эффективность значительно дольше по сравнению с обычными панелями.