Композиты научились получать без автоклавов

Материаловеды из Массачусетского технологического института разработали способ получения композитов для аэрокосмической отрасли без использования огромных печей и сосудов высокого давления. Результаты работы опубликованы в журнале Advanced Materials Interfaces.

Композиты состоят из нескольких слоев различных материалов, которые, как правило, спекаются вместе при высоких температурах и давлениях. Эти процессы придают им прочность и обуславливают уникальные физические свойства, достичь которых в индивидуальном материале практически невозможно. Но из–за использования печей и сосудов высокого давления стоимость их производства достаточно высока.

Теперь американские ученые нашли способ производства этих материалов без применения громоздких заводских установок. Новая работа основывается на более ранних исследованиях, в ходе которых слои будущего композиционного материала закладывали между пленками углеродных нанотрубок. Подавая электрический ток на пленку, ученые добились такого повышения ее температуры, что материалы внутри начинали спекаться, образуя прочный композит.

Но при таком методе получения в материале все равно существуют пустоты, которые снижают его эксплуатационные характеристики. Чтобы их выдавить, обычно используют автоклавы — большие установки, в которых создается высокое давление, которое как бы спрессовывает материал и делает его более прочным. Исследователи нашли альтернативу этому методу получения композитов: они попробовали поместить пленку из углеродных нанотрубок между двумя слоями материалов.

При нагревании всей этой конструкции материалы размягчались, а небольшие полости в пленках, похожие на капилляры, притягивали слои друг к другу, создавая давление даже больше, чем в автоклавах. Для проверки своего метода ученые вырастили необходимые пленки с использованием ранее разработанной методики, а затем укладывали их между слоями материалов, которые обычно используются для создания авиационных композитов. Затем исследователи обернули слои во вторую пленку из углеродных нанотрубок, к которой приложили электрический ток для разогрева. В ходе эксперимента материал сжимался и пустоты между слоями выдавливались.

В полученном композите отсутствовали пустоты, как в обычно используемых материалах аэрокосмического класса, произведенных в автоклаве. После синтеза ученые испытали полученные материалы на прочность, пытаясь «раздвинуть» слои, из которых он состоит. Оказалось, что образец соответствует самым современных стандартам материалов для аэрокосмической индустрии.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.