Российские ученые создали новый композиционный материал прочнее алюминия

Ученые из Научного центра «Передовые цифровые технологии» СПбПУ создали новый композиционный материал, который обладает прочностью, превосходящей многие алюминиевые сплавы. Этот материал имеет перспективы применения в машиностроении, авиастроении и ракетно-космической промышленности. Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Adhesion and Adhesives.

Ученые отмечают, что для создания этого материала были использованы волокнисто-металлические ламинаты, которые представляют собой популярный класс композитов, состоящих из чередующихся слоев стекло- или углепластика и металла, например, алюминия. Такая комбинация придает материалу уникальные свойства: его плотность ниже, чем у алюминия, ударная прочность выше, чем у традиционных композитов, а усталостная прочность, то есть способность материала сохранять свои свойства со временем, больше, чем у алюминиевых сплавов.

Особенность этого материала заключается в том, что при возникновении трещин или ударе большое количество энергии рассеивается на границе между полимером и металлом, что способствует улучшению свойств композита. Однако эффективность этого механизма зависит от высокой прочности соединений между слоями.

Ученые разработали способ улучшения сцепления между поверхностями различных слоев материала, используя недорогой и удобный в работе наноматериал – фуллереновую сажу. Это позволило создать композиционный материал из класса волокнисто-металлических ламинатов, обладающий прочностными свойствами, превосходящими многие алюминиевые сплавы, и имеющий высокую ударную прочность по сравнению с обычными композитами.

Фуллереновая сажа является дешевым и доступным наноматериалом, который можно получить при сжигании графита в инертном газе. Она также является побочным продуктом производства фуллеренов, что делает разработку легко масштабируемой для внедрения в промышленность.

Эти исследования важны для улучшения свойств уже существующих волокнисто-металлических ламинатов и разработки новых методов соединения композитных и металлических деталей для применения в авиастроении и ракетно-космической промышленности.

ПолитАналитика