МОСКВА, 20 февраля. /ТАСС/. Исследователи из России разработали подход, позволяющий подбирать оптимальную структуру композитов из керамики и графена, которая делает их устойчивыми к растрескиванию. Такие материалы найдут применение в оборонной промышленности, сообщила в понедельник пресс-служба Минобрнауки России.
"Пластинки графена в керамиках препятствуют росту трещин и увеличивают прочность материала. Проблема в том, что прочностные характеристики керамических композитов с графеном зависят от устройства материала, в частности от объемной доли пластинок графена, их длины и структуры керамической матрицы. Мы вывели оптимальные условия для изготовления такого материала", - пояснил ведущий научный сотрудник Института проблем машиноведения РАН (Санкт-Петербург) Александр Шейнерман, чьи слова приводит пресс-служба Минобрнауки.
Композитные материалы - сложные структуры, состоящие из нескольких субстанций с сильно отличающимися свойствами. Комбинация этих материалов придает композитам свойства, которые отсутствуют у их оригинальных компонентов. Их применяют во всех областях промышленности в качестве более прочной и долговечной замены металлическим и пластиковым конструкциям.
Шейнерман и его коллеги заинтересовались тем, как особенности в структуре и составе керамических композитных материалов, содержащих графен, влияют на различные механические характеристики композитов. Как правило, добавление частиц графена повышает прочность таких материалов, однако в некоторых случаях происходит обратное.
В частности, в случае слишком большой концентрации частиц графена или неправильно подобранной структуры композита может возникнуть обратный эффект - пластины композита начинают отслаиваться или внутри них возникают трещины в процессе эксплуатации изделий. Российские исследователи проанализировали, при каких обстоятельствах это происходит, что позволило им создать математическую модель для подбора оптимальных структуры и состава графеновых композитов.
Как надеются исследователи, новый подход позволит улучшить качество графеновых композитов, производимых как для гражданских, так и для оборонных задач. Кроме того, Шейнерман и его коллеги сейчас работают над созданием новых подходов, позволяющих аналогичным способом подбирать состав и структуру композитов, обладающих оптимальным значением пористости, что дополнительно улучшит их механические качества.