Найден способ сделать прочнее пластик для автомобилей и бытовой техники

ПЕРМЬ, 24 июня. /ТАСС/. Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) нашли способ сделать прочнее пластик, который используется для создания салона и кузова автомобилей, корпуса электроники и бытовой техники и других областей промышленности. АБС-пластик (акрилонитрил-бутадиен-стирол) становится прочнее при добавлении в него армирующих волокон через определенный диаметр сопла 3D-принтера, из которого подается расплавленный материал, рассказали ТАСС в пресс-службе вуза.

"АБС-пластик - один из самых популярных материалов, из которого создают детали салона и кузова в автомобильной промышленности, корпусы электроники и бытовой техники, канцтовары, игрушки, мебельную фурнитуру и другое. Его широко используют благодаря простоте использования и доступности по цене. Однако у такого пластика есть ряд ограничений: низкая прочность и склонность к деформированию под нагрузками. С помощью 3D-печати и армирования АБС-пластик можно сделать крепче и долговечнее", - сообщили в университете.

По словам ученых, АБС-пластик можно модифицировать с помощью включения в его состав коротких волокон. Такие композиты адаптируются к широкому спектру задач, потому что обладают повышенными физико-механическими свойствами - улучшенной прочностью при растяжении, жесткостью, ударопрочностью, стабильностью размеров, термо- и химической стойкостью. В частности, для армирования пластика в ПНИПУ предложили использовать углерод, стекло и базальт, а также учитывать диаметром сопла 3D-принтера, из которого подается расплавленный материал, и угол заполнения.

"Диаметр сопла был одним из наиболее важных параметров, которые влияют на механические характеристики образцов. Максимальная прочность достигнута при использовании сопла диаметром 0,8 мм для всех типов наполнителей. Использование армированного АБС при трехмерной печати позволит увеличить прочность изделий на 60%", - рассказал кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории "Механика биосовместимых материалов и устройств" ПНИПУ Михаил Ташкинов.

Ученые также исследовали свойства всех типов армирующих волокон. Так, например, добавление углерода в АБС-пластик приводит к наилучшему соотношению прочности к весу и жесткости. Эти частицы легкие, что помогает поддерживать общий вес деталей и обеспечить наилучшую прочность. Углеродные волокна отличаются электропроводностью и могут применяться для рассеивания статического электричества. Такой тип армирования обладает самыми лучшими эксплуатационными характеристиками, но, как правило, он стоит дороже, чем другие армирующие агенты. Стеклянные и базальтовые волокна обеспечивают баланс между производительностью и доступностью по цене, это делает их более привлекательными для многих областей применения.

Исследование ученых Пермского политеха выполнено при поддержке Российского научного фонда и опубликовано в журнале "Polymers" за 2024 год.