Все новости

Ученые нашли оптимальный способ получения угле-металлических композитов

Этот тип материалов можно использовать при создании космических кораблей и беспилотников

ТАСС, 22 сентября. Российские ученые предложили новую технологию для создания перспективных многослойных материалов для авиакосмической отрасли – угле-металлических композитов. Благодаря этой технологии обеспечивается качественная структура композитов без потери прочности. Результаты исследования опубликовал научный журнал Materials, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.

"Оксидные покрытия углеродного волокна, изготовленные по нашей технологии, позволят создавать угле-металлические композиты нового поколения, что безусловно станет новым шагом в конструировании перспективных летательных аппаратов", – отметил один из авторов исследования, научный сотрудник Института физики твердого тела им. Осипьяна (ИФТТ) РАН Сергей Галышев.

Композиты с металлической матрицей и углеродным волокном используются при создании космических кораблей и самолетов. Но компоненты таких материалов химически взаимодействуют между собой, из-за чего поверхность волокна деградирует, и прочность материала снижается. Поэтому ученые создают барьер между слоями с помощью оксидных покрытий.

Один из наиболее перспективных способов их нанесения – это золь-гель метод. Углеродную основу сначала погружают в раствор, который образует тонкую пленку геля на ее поверхности, а затем медленно извлекают и сушат. Однако этот способ не может использоваться для нанесения покрытий на углеродное волокно, которое имеет сложную рельефную поверхность. Существует также комбинированный метод, сочетающий в себе электрохимическое нанесение покрытий и золь-гель процесс. Но ряд условий, в частности, как влияет на конечный продукт температура, оставался не ясным.

В новой работе ученые провели серию экспериментов, которые позволили определить, наилучшие условия получения композитных материалов. Оказалось, что нагрев по меньшей мере до 570 градусов Цельсия не влияет на структуру и шероховатость покрытия; при увеличении температуры до 870 градусов покрытие становилось более гладким и однородным, но нагрев выше 1,17 тыс. градусов приводил к нарушению структуры.

Далее исследователи оценили влияние каждого из этапов нанесения покрытия на прочность углеродного волокна. Выяснилось, что вся процедура нанесения электрохимическим золь-гель методом хотя и снизила прочность углеродных волокон, но не так сильно, как другие популярные методы. Так, после термообработки при температуре 870 градусов волокно с покрытием потеряло всего 11% прочности, что оказалось наилучшим результатом. Для сравнения, при нанесении аналогичных покрытий другими методами потеря прочности волокна составляет от 19 до 40%.