Ученые и студенты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) совместно с экспертами по полимерным материалам Института высокомолекулярных соединений РАН запатентовали устройство, с помощью которого создается необычный пластик. Из прочного, долговечного и легкого композита можно потом изготавливать как протезы для человека, так и цилиндры для двигателя внутреннего сгорания, сообщили в пресс-службе СПбПУ.
Над новым устройством около года трудились порядка десяти ученых и студентов. Разработчики пояснили, что для получения нового пластика смешиваются полимер и волокна: полимер в виде порошка заряжается электрически, затем превращается в псевдожидкость, через которую пропускаются волокна. Частички порошка облепляют волокна и проникают между ними, затем порошок плавится, превращаясь в субстанцию, похожую на мед, которая потом твердеет. На выходе получается композит, представленный в виде гранул.
«Композит — это многокомпонентный материал. Например, железобетон. Он состоит, соответственно, из железа и бетона. Мы создали очень близкий по физическим свойствам к железобетону композит, состоящий из полимера, грубо говоря, из пластика, и углеродных волокон. Пластик в композите отвечает за сжатие, а волокна — за растяжение. Стандартные технологии позволяют добавлять волокна, которые разрублены на мелкие кусочки, длиной в доли миллиметров — 300 микрон и даже меньше — это делается для равномерного распределения по материалу. Нам удалось увеличить длину волокон до нескольких миллиметров, тем самым придав материалу отличную прочность, сопоставимую с металлами», — пояснил ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра «Биомеханики и медицинской инженерии» Высшей школы теоретической механики и математической физики СПбПУ Игорь Радченко.
Из такого композита можно изготавливать детские игрушки, протезы, и даже детали машин и механизмов — литьевым прессованием и литьем под давлением. Петербургские ученые сейчас испытывают несколько пробных деталей, напечатанных из нового материала на 3D-принтере. Для этого они преобразовали гранулы в филамент — нить для 3D-печати. Правильно подготовленная смесь пластика и волокна, по их словам, позволяет получать термостойкие, прочные, долговечные и легкие изделия, способные переносить ультрафиолетовые лучи, радиацию и химическое воздействие.
«Применять новый материал можно практически в любой сфере: машиностроении, авиастроении, судостроении, газовой и нефтяной промышленности, для создания космической техники и оборудования для общего и специального назначения. Мы разработали материалы и технологии их производства, из которых можно создать даже блок цилиндров для двигателя внутреннего сгорания. Он будет в разы дешевле и легче, его проще обрабатывать, сверлить в нем отверстия, создавать каналы для охлаждения», — отметил Радченко.
