В России разрабатывают новые полимерные композиты
Специалисты МИЦ «Композиты России» приступили к разработке перспективной технологии самозалечивания полимерных композиционных материалов.
По словам Марии Копицыной, научного сотрудника лаборатории химического синтеза МИЦ «Композиты России», самовосстанавливающиеся полимерные композиционные материалы являются особым классом интеллектуальных материалов, которые обладают способностью восстанавливать механические повреждения благодаря своей структуре. Процесс заживления проходит без вмешательства человека, именно это условие является обязательным для того, чтобы назвать материал самозалечивающимся.
Специалист рассказала, что механические повреждения на используемых сегодня традиционных полимерных композиционных материалах ремонту не подлежат: «В ходе использования этих материалов образуются такие разнообразные мелкие дефекты, как отслоения волокон от матрицы или повреждения поверхностного слоя. Именно такие не очень глубокие повреждения можно восстановить, применяя самовосстанавливающиеся связующие.
Ученые создали как минимум два кардинально различающихся метода получения самозалечивающихся материалов: «примесное» и «беспримесное» самовосстановление. В первом случае проводится внедрение особых залечивающих добавок в обычный полимерный материал в виде сферических капсул или трубки. По данным эксперта центра, минусы этого метода − однократное восстановление, ухудшение механических свойств полимерной матрицы, в которую вводятся залечивающие добавки, а также лишь частичное восстановление механических свойств материала.
С использованием «примесного» подхода, в котором применяется микрокапсула с залечивающим агентом, можно восстановить царапины, образующиеся в процессе эксплуатации на поверхности материала.
В основе второго подхода, который также применяется в центре «Композиты России», лежат обратимые химические реакции, при которых происходит синтез специальных физико-химических систем. Именно они за счёт особенностей своего строения могут в контролируемых условиях образовывать и разрывать химические связи. Этот способ называется «обратимое разрушение и восстановление внутренних связей».
Копицына отметила, что возможно, на основании этих физико-химических систем ученые смогут разработать лаки и краски, которые будут обладать свойством многократного восстановления мелких повреждений.
Эксперт также подчеркнула, что сегодня в центре ведутся исследования в области применения самозалечивающихся связующих для судо- и авиастроения. Специалисты считают, что смогут добиться получения связующих, которые по механическим и физико-химическим характеристикам не будут уступать традиционно используемым, но вместе с тем они будут обладать способностью самостоятельно залечивать различные структурные дефекты.