«Композиты России» проводят исследования по металлизации углеродных волокон

Специалисты инжинирингового центра провели исследование для отработки технологии металлизации углеродных лент и тканей с целью повышения механических и теплофизических свойств углепластиков.

Первый этап работы относился к разработке методов модификации поверхности высокомодульных углеродных волокон и исследованию структуры и свойств углеродных наполнителей с модифицированной поверхностью. В процессе исследования были также разработаны составы металлических покрытий и технология производства углепластиков на основе эпоксидного связующего и были проведены исследования химического состава созданных покрытий.

Традиционно, при изготовлении изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) в качестве связующих использовались олигомерные материалы. В судостроении наибольшее распространение получили связующие на основе полиэфирных связующих, в ракетно-космическом производстве и в авиастроении – эпоксидные связующие. Основным недостатком этих и других типов связующих, например, фенольных является их низкая адгезионная прочность.

Длительное время основным недостатком углепластиков являлась их высокая стоимость, но в настоящее время разработаны экономически эффективные технологии производства деталей из полимерных композиционных материалов, что привело к существенному расширению областей их применения, в том числе при производстве и ремонте машин самого широкого назначения.

Углепластики относятся к одним из наиболее перспективных ПКМ, что связано с высокими значениями их физико-механических характеристик, а также с их уникальными теплофизическими свойствами.

Известно, что прочность однонаправленных углепластиков определяется прочностью волокон, тогда как прочность при межслоевом сдвиге зависит от прочности адгезионного взаимодействия между волокном и матрицей. Для повышения адгезионного взаимодействия углепластиков широкое распространение получили аппреты. Аппреты можно наносить непосредственно на ткани (ленты, волокна), как на заводах, на которых их изготавливают, так и в условиях предприятий, занятых формованием деталей из углепластиков.

Еще одним способом повышения прочности при межслоевом сдвиге является металлизация поверхности углеродной ткани. Однако, по сравнению с технологиями аппретирования этот способ еще не получил широкого распространения.

Для достижения этой цели специалистам МИЦ «Композиты России» необходимо решить ряд задач.

«Наши ученые определяли комплекс свойств, в том числе и химический состав образцов углеродных тканей (лент) в зависимости от типа нанесенного металла и технологии металлизации, — рассказывает Владимир Нелюб, директор МИЦ «Композиты России». — Определить значения адгезионной прочности путем испытаний на межслоевой сдвиг и методом pull-out. Разработать технологию металлизации поверхностей углеродных наполнителей, обеспечивающую наибольшие значения адгезионной прочности системы углеродное волокно-эпоксидное связующее».

По результатам завершения первого этапа научно-исследовательской работы (НИР) можно сделать вывод о том, что цели данного этапа достигнуты. Подобран состав КМ и разработана опытная технология, на основании которой изготовлены образцы приемлемого качества. Изучена зависимость качества, нанесенного на углеродную ленту металлического покрытия от технологии предварительной очистки. Проведён комплекс механических испытаний, который позволил определить значения адгезионной прочности в системе углеродное волокно-эпоксидное связующее. Определён химический состав образцов углеродных лент для различных типов нанесенных на них покрытий.

Результаты всех проведённых исследований формируют научно-технический задел, благодаря которому на следующих этапах НИР будет усовершенствована технология металлизации углеродных лент и тканей и отработана технология формования высокопрочных углепластиков.

 

Межотраслевой инжиниринговый центр «Композиты России» – это структурное подразделение МГТУ им. Н.Э. Баумана созданное 15 июня 2011 года для содействия в разработке, производстве и коммерциализации высокотехнологичных решений университета (новые материалы, композиты, нанотехнологии, информационные технологии), формирования научного задела и современных образовательных технологий и программ. Центр реализует «замкнутый цикл» инжиниринговых и научно-образовательных услуг, от разработки до внедрения технологий и промышленной продукции в ключевые сектора экономики РФ, такие как: транспортная, строительная, ЖКХ, энергетическая, нефтегазовая, медицинская и ИТ.
МГТУ им. Н.Э. Баумана — Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана — Первый технический университет в России. Обучение в МВТУ им. Н.Э. Баумана ведется на 19 факультетах дневного обучения. Работает аспирантура и докторантура, два профильных лицея. МВТУ им. Н.Э. Баумана осуществляет подготовку более 19 тысяч студентов практически по всему спектру современного машино- и приборостроения. Научную и учебную работу ведут более 320 докторов и около 2000 кандидатов наук. Всего Университет выпустил около 200 тысяч инженеров. Основными структурными подразделениями университета являются научно-учебные комплексы, имеющие в своем составе факультет и научно-исследовательский институт.

Опубликовано 22 января 2018 года


Еще по теме