В России создали сверхпрочный композит с уникальными свойствами
Его можно применять в биомедицине и машиностроении.
Сергей ПерельманАвтор новостей
Ученые НИТУ МИСИС совместно с коллегами модифицировали композиты, созданные из сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), добившись образования «самоупроченной» структуры. Она сочетает высокую прочность и пластичность, поэтому подойдет для использования во многих сферах, среди которых создание имплантов, экипировки или компонентов высокотехнологичных производств.
СВМПЭ отличается тем, что может не уступать в прочности металлам, однако гибок и имеет малый вес. В то же время работа с этим материалом требует особых методик прессования, а не переплавки. Нередко такие структуры содержат два типа элементов: собственно волокна и связующую матрицу. Их сочетание может быть слабым звеном при манипуляциях с полиэтиленом. Авторы новой разработки отмечают, что в их случае и волокна, и матрица состоят из одного материала, что решает эту проблему.
Для получения искомого сочетания ученые изготовили образцы при разных условиях, после чего провели серию механических тестов на изгиб, растяжение, прочность. Также изучили микроструктуру получившихся композитов.
Так удалось добиться лучшего сочетания условий. Оптимальной оказалась температура в диапазоне от 165 до 170 градусов Цельсия, а давление — от 25 до 50 Мпа. При сплавлении компонентов в такой среде достигается наилучшее сочетание упругости, вязкости и прочности. Изучение особенностей строения на микроуровне позволило вывить причину таких свойств.
Такая технология создает структуру, названную «самоупрочненной». За счет использования в волокнах и матрице одинаковых композитов при горячем прессовании поверхность элементов частично расплавляется и связывается с соседними. Это обеспечивает особую прочность полученного материала. Он также отличается хорошей передачей ударной нагрузки и пластичностью. Волокнистые полимеры доказали большую эффективность по сравнению с теми, что изготовлены из прессованного порошка.
Ранее мы рассказывали, что в России создали нить для 3D-печати деталей летательных аппаратов.
Поделиться
