Сверхпрочные легкие полимеры для авиации, автомобилестроения и медицины создали в Кабардино-Балкарии

А.Л. Слонов смешивает химические вещества. Фото: руководитель Медиа-центра КБГУ Армина Владимировна Каспарова

Специалисты из Кабардино-Балкарского государственного университета (КБГУ) представили не имеющие аналогов в России новые сверхпрочные и легкие полимеры, которые могут быть использованы в авиации, автомобилестроении, медицине и способны стать альтернативой металлам, традиционно применяющимся в этих областях. Результаты, полученные в КБГУ, опубликованы в научном журнале Powder Technology.

Использование полимеров вместо металлов, например, в авиации, экономически выгоднее, поскольку более легкие самолеты потребляют меньше топлива, а еще такие материалы более экологичны и долговечны, так как не подвержены усталости. Созданные в КБГУ полимеры на 50% легче титана, на 40% ― алюминия и на 60% легче стали. При этом они способны работать в экстремальных условиях: при температурах от -100°C до +300°C.

Говоря об экологичности и экономической эффективности таких материалов в авиации, ученые КБГУ привели конкретные цифры: так, замена 15 тыс. металлических зажимов в самолете на полимерные аналоги позволит сэкономить более 2 млн руб. затрат на топливо и снизить выбросы углекислого газа на 80 т в год.

Уникальность разработки, по словам ее авторов, заключается в адаптации технологии порошкового литья (PIM), ранее применявшейся только для металлов и керамики, под сложные в обработке высокомолекулярные полимеры (PEEK и PPSU). Этот экологичный метод исключает отходы при производстве  и обеспечивает вторичную переработку. Старший научный сотрудник Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Азамат Ладинович Слонов подчеркнул, что ученым удалось определить оптимальные условия спекания таких полимерных порошков, что позволяет создавать изделия сложной геометрии с высокой точностью: это невозможно при использовании традиционных методов, таких как литье под давлением или экструзия.

Полимерные порошки. Фото: руководитель Медиа-центра КБГУ Армина Владимировна Каспарова

В разговоре с корреспондентом «Научной России» Азамат Ладинович Слонов рассказал о ближайших планах ученых и о применении их разработки в разных областях.

«В ближайших планах ― масштабирование разработанных технологий и запуск малотоннажного производства на территории Кабардино-Балкарской Республики. Мы продолжаем работу над технологиями получения новых суперконструкционных сополимеров, а также разрабатываем композиционные материалы, включая полимер-полимерные смеси и армированные компаунды на основе полиэфиркетонов и полисульфонов. Кроме того, у нас заключен договор с ООО “Титан. Полимер. Инжиниринг»” на выполнения НИОКР по разработке технологии производства компаундов на основе полиэтилентерефталата и полибутилентерефталата для различных отраслей промышленности. По-прежнему актуальным направлением для нас остается 3D-печать. Все разрабатываемые материалы могут применяться в аддитивном производстве. Помимо этого, планируется дальнейшее развитие инновационного направления порошкового литья (PIM) с применением высокотемпературных полимерных порошков, в том числе на основе полифениленсульфида и высоковязких полиарилэфиркетонов, не перерабатываемых традиционными методами.  Суперконструкционные полимеры находят широкое применение в автомобилестроении для изготовления ряда деталей конструкционного и электротехнического назначения. Это могут быть компоненты топливной системы, элементы автомобильной светотехники, а также различные теплостойкие детали, работающие в условиях повышенных нагрузок и температур. Они также востребованы в авиационной и космической технике для деталей топливной системы, салона самолета. Для атомной энергетики, в частности, для изготовления деталей насосов, компрессоров, измерителей потоков, фильтров; для нефтеперерабатывающей промышленности, а также для медицины: высокопрочные детали медицинских изделий, подвергающиеся стерилизации паром и другими методами, детали диализаторов крови, имплантаты и др.».

В настоящий момент ученые КБГУ совместно с коллегами из Сеченовского университета выводят на рынок 10 уникальных медицинских марок этих полимеров. По словам специалистов, разработка закрывает важную нишу, поскольку подобные материалы в России ранее не производились.

Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ