31 тыс подписчиков
Учёные научно-исследовательского центра «Курчатовский институт» — ВИАМ опубликовали работу, посвящённую перспективам использования льна для производства полимерных композиционных материалов.
В июле 2023 года правительство Российской Федерации утвердило комплексную научно-техническую программу полного инновационного цикла «Новые композиционные материалы: технологии конструирования и производства». Цель программы — обеспечение технологической независимости путём создания передовых технологий производства композиционных материалов и изделий из них.
Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов Национально-исследовательского центра «Курчатовский институт» — исполнитель по ряду проектов программ. Среди них разработка препрега (предварительно пропитанного композиционного материала-полуфабриката) и высокотемпературного углепластика для теплонагруженных деталей авиационных двигателей, пожаробезопасного тканеплёночного материала и гибких воздуховодов системы кондиционирования воздуха, а также технологий изготовления связующего, стекло- и углепрепрегов для безавтоклавного формования полимерных композиционных материалов на их основе.
Необходимость создания новых материалов обусловлена и тем, что существующие композитные материалы, широко использующиеся в разных сферах промышленности, изготавливают из стеклянных, углеродных или арамидных волокон с матрицей на основе эпоксидных, ненасыщенных полиэфирных, фенолформальдегидных и других термореактивных смол. Они сложны в утилизации, после их использования остаётся большое количество неразлагаемых отходов.
Специалисты ВИАМ предлагают вместо привычных стеклянных и углеродных наполнителей использовать в композитах растительное сырьё: лён, пеньку, джут, сизаль, кокос… Такие разработки уже есть в машиностроении, судостроении, строительстве и дизайне.
Удобнее всего и экономически выгоднее в России использовать льняное волокно. Крупнейшими регионами-поставщиками этого сырья стали Алтайский край, Омская, Курганская, Ростовская и Новосибирская области. Урожайность этой культуры за последние годы выросла в несколько раз, российский лён был направлен в 38 стран мира.
Технология изготовления композитных материалов с использованием растительных волокон и биополимерных связующих принципиально не отличается от традиционной, которая применяется при изготовлении материалов на основе углеродных или стеклянных волокон и полимерных связующих.
Композитные материалы с биокомпонентами уже используют в авиапромышленности и автостроении. Из ПКМ со льняными наполнителями строят лёгкие суда, мосты, парковые скамейки и другие конструкции. Удельные прочностные свойства таких материалов близки к свойствам стеклопластиков. Применение волокон изо льна придаёт материалам на их основе хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства, при механической обработке меньше изнашивается инструмент. Энергия, потребляемая при переработке натуральных волокон, намного меньше, чем у стекловолокна. При производстве на 85% сокращаются выбросы углекислого газа.
Широкому внедрению натуральных волокон препятствует их высокое влагопоглощение и низкая (до 150 °С) допустимая температура обработки. Кроме того, неравномерность формы натуральных волокон затрудняет прогнозирование механических свойств из-за большого разброса величин прочности.
Но в целом направление является перспективным, в том числе для НИЦ «Курчатовский институт» — ВИАМ.
2 минуты
28 ноября 2023