Выдающееся исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030», открывая новые горизонты в материаловедении.
Современное производство композитных материалов основывается на использовании специальной смолы в качестве базового компонента, в которую интегрируются различные армирующие элементы. Особое место среди них занимает углеродное волокно, завоевавшее популярность благодаря впечатляющим свойствам: исключительной прочности при минимальном весе, превосходной гибкости и устойчивости к температурным и химическим воздействиям. Благодаря этим характеристикам углепластиковые детали становятся незаменимыми в авиастроении и космической промышленности.
Ключевым моментом в применении инновационных материалов в авиакосмической технике является комплексное тестирование их физико-химических параметров. Специалисты тщательно анализируют такие характеристики как плотность материала, геометрию слоев, уровень полимеризации и пропорции полимерного связующего. Именно последние два показателя играют решающую роль в обеспечении надежности и долговечности конструкций.
В современной практике существует несколько методик определения содержания полимера в углепластиковых материалах. Однако каждая из них сопряжена с определенными ограничениями: недостаточной точностью измерений, увеличенной продолжительностью тестирования или потенциальными рисками для исследователей при работе с агрессивными веществами в условиях высоких температур. Индустрия остро нуждается в надежном и оперативном методе анализа для массового производства композитных деталей.
Группа исследователей из Пермского Политеха представила революционную технологию низкотемпературного сольволиза. Инновационный подход основан на применении специфических химических компонентов, ускоряющих процесс деструкции полимерной структуры при сохранении целостности армирующего материала. В ходе исследований были созданы уникальные растворы на основе серной кислоты и пероксида водорода с добавлением специальных катализаторов, позволяющих существенно снизить температуру разложения полимера.
Новаторская методика была тщательно сопоставлена с традиционными способами анализа — методом травления в агрессивных средах и расчетным методом, основанным на математическом определении толщины материала по известным параметрам плотности и количества слоев.
Для валидации инновационной технологии ученые провели серию экспериментов с образцами углепластика различной структуры и конфигурации армирования. Процедура включала предварительную подготовку образцов, их термическую обработку в специальном растворе с последующим охлаждением и фильтрацией.
«Наша разработка демонстрирует высочайшую точность: погрешность измерений не превышает двух процентов. При этом время анализа сокращается вдвое — до двух с половиной часов», — делится успехами Галина Шайдурова, ведущий эксперт кафедры механики композиционных материалов и конструкций ПНИПУ, доктор технических наук.
Инновационная методика пермских исследователей обеспечивает значительное ускорение процесса тестирования углепластиков, что открывает новые возможности для развития отечественного производства высокотехнологичных композитных деталей.
Источник: naked-science.ru
