Армирование композитных резервуаров основано на совместной работе полимерной матрицы и стекловолокон, которые образуют прочный и лёгкий материал. Полимерная смола создаёт герметичную оболочку, защищает конструкцию от химически агрессивных веществ и стабилизирует форму. Стекловолокно служит силовым каркасом: оно выдерживает растяжение, изгиб и внутреннее давление, распределяет нагрузки и предотвращает появление трещин.
Волокна ориентируют под разными углами, чтобы резервуар сохранял прочность во всех направлениях. После пропитки смолой они превращаются в единый монолит, который сочетает высокую механическую устойчивость и долговечность. Благодаря такому армированию композитные ёмкости остаются лёгкими, не подвержены коррозии, хорошо переносят перепады температур и служат дольше традиционных металлических аналогов.
В автомобилестроении последние несколько лет растет спрос на углепластики из-за ужесточения экологических норм. Эти материалы позволяют снизить вес деталей, что ведет к уменьшению расхода топлива на 5–10% и сокращению выбросов CO₂. Они сочетают в себе прочность и легкость за счет своей уникальной структуры – волокон, соединенных смолой. Однако каждая деталь из углепластика требует обработки перед использованием, и здесь возникает ключевая проблема. Из-за отсутствия рекомендаций для углепластиков производители вынуждены применять стандарты обработки для металлов, которые не подходят для этого материала. В процессе он перегревается и повреждается, что приводит к скрытым дефектам и снижению надежности готовых изделий.Ученые Пермского Политеха определили, при каких температурах начинается разрушение углепластиков. Это поможет повысить качество и долговечность деталей из них для автомобилестроения, авиации и космонавтики.
Статья опубликована в материалах Международной научно-практической конференции «Химия. Экология. Урбанистика». Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
В автомобилестроении для изготовления легких и прочных деталей кузова и интерьера, капотов, дверей, дисков колес, бамперов, крышек багажника и спойлеров все чаще используют углепластики. Они обладают легкостью, но выдерживают сильные эксплуатационные нагрузки. Секрет их уникальных свойств – в составе. Углепластик состоит из армирующего материала-углеродных волокон (тонких нитей, сплетенных в полотно) и связующего - полимерной смолы, которая скрепляет их и придает материалу форму.
По статистике, использование таких материалов в конструкции автомобиля позволяет снизить его массу на 20-40%. Это может уменьшать расход топлива и сокращать выбросы CO₂ примерно на 2–3 кг на каждые 100 км пути. Например, кузовной каркас и крыша из углепластика могут сэкономить до 50 кг веса машины, улучшая ее динамические характеристики.
Даже самая совершенная деталь из углепластика требует финальной обработки, без которой невозможно собрать готовую конструкцию. Но именно здесь кроется главная опасность. Из-за трения обрабатывающего инструмента о материал возможен нагрев — до 300-400°C. При таких температурах полимерная смола, скрепляющая волокна, карбонизируется — то есть обугливается и теряет свои свойства. В результате материал, в зоне нагрева режущим инструментом расслаивается, покрывается микротрещинами и теряет свои прочностные и эксплуатационные характеристики. Например, даже небольшая трещина в диске автомобиля нарушит балансировку, вызовет вибрации на руле и кузове, что ускорит износ подвески, шин и подшипников, а в тяжелых случаях может привести к аварии.
Промышленность сегодня не имеет четких инструкций по обработке углепластиков. Производители часто подбирают режимы обработки, ориентируясь только на силу резания и вибрацию. Однако композиты — материалы сложные: они сильно истирают инструмент, вызывают трение и нагрев, но при этом сами разрушаются от перегрева. Из-за низкой теплопроводности тепло не отводится, а использовать охлаждающие жидкости нельзя, так как материал впитывает влагу. Поэтому для качественной обработки поверхности необходимо учитывать эти дополнительные факторы.
Ученые Пермского Политеха изучили, как ведут себя углепластики при повышении температуры. Для этого они нагревали образцы композитного материала в контролируемых условиях и фиксировали, когда он начинает терять массу и меняет свои свойства. Это позволило определить точные температурные диапазоны, при которых начинается необратимое разрушение структуры.
В отличие от многих существующих методов, которые ориентированы на изучение готовых изделий, методика ученых ПНИПУ позволяет отслеживать поведение материала непосредственно в процессе обработки. Для исследования использовалась установка Пермского Политеха – стенд для исследования процессов резания. Она отличается тем, что имеет датчики, которые в реальном времени дают обратную связь и помогают оценивать крутящие моменты на осях при различных режимах обработки. Это позволяет понять уровень нагрузки на инструмент, станок и заготовку, чтобы оптимизировать режимы, предотвратить поломку инструмента и деформацию детали.
– Для начала, чтобы определить, после какой именно температуры происходит разрушение материала, мы нагревали образец углепластика в окислительной среде. В результате выяснили, что процесс разрушения начинается уже с температуры 215 °C. В интервале 215-335 °C происходит окисление с потерей массы материала в 2%. При дальнейшем нагреве до 470 °C потери массы составляют 15%, а чем выше этот процент, тем больше разрушение связующего углеродного волокна. Затем мы протестировали механическую обработку образца фрезой со сменными пластинами на установке со скоростью резания 750 м/мин и подаче 0,1 мм на режущий инструмент. Было установлено, что температура в зоне резания при данных параметрах превышает 260 °C. При повышении скоростей резания до 1000-1200 м/мин, рекомендованных при обработке композитов температура поднимается выше 350 °C, – комментирует Вадим Карманов,заведующий кафедрой «Инновационные технологии машиностроения» ПНИПУ, доктор технических наук.
Температура при резке растет не только из-за режимов обработки, но и из-за неизбежного износа инструмента, который невозможно проконтролировать. Исследования показывают, что даже при рекомендованных скоростях резки и подачи температура в зоне резания (с учетом влияния износа) превышает 350°C. Это уже говорит о том, что в данных условиях процесс механической обработки композита сопровождается разрушением связующего материала в составе и, следовательно, ухудшением качества поверхности в зоне обработки.
Результаты исследования ученых ПНИПУ показывают, что для качественной обработки композитов важно не только подбирать скорость и подачу инструмента, но и контролировать температуру резания. Перегрев выше 215 °C разрушает материал, поэтому предотвращение термического повреждения должно стать таким же важным критерием, как и чистота поверхности. Чтобы хорошо и быстро обрабатывать композит, нужно контролировать настройки станка, температуру и износ инструмента. При этом рекомендуется снижать скорость резания, но увеличивать подачу — так он меньше изнашивается и лучше режет материал.
Полученные данные могут быть использованы не только в автомобилестроении, но и на предприятиях авиационно-космической отрасли для оптимизации процессов механической обработки. Например, при изготовлении деталей для авиационных двигателей или корпусов космических аппаратов инженеры смогут точно рассчитать, как обрабатывать материалы без риска их повреждения. В будущем это поможет создавать более надежные и эффективные изделия из композитных материалов, которые постепенно становятся основой промышленности.
Поля продольных перемещений на поверхности образцов с двух противоположных сторон при испытаниях на а – растяжение; б – сжатие; в – кручение; г – комбинированное.
Композитные материалы, такие как стеклопластики, активно применяются в строительной, транспортной и нефтегазовой отраслях, например, при изготовлении мостов, элементов кузовов, деталей судов, лопастей и корпусов летательных аппаратов. Это инновационный ресурс, способный заменить на промышленном рынке традиционный металл. Сфера его применения в России с каждым годом растет на 10-15%. Это конструкция на основе полимера и стеклянных волокон, которые усиливают ее, делают долговечнее и при этом гораздо легче по сравнению с алюминием и сталью. Однако композиты эксплуатируются в экстремальных условиях, где от прочности материала зависит все. Эксперты Пермского Политеха и Сколтеха провели комплексные испытания стеклопластиков и выяснили, как на них влияют сложные режимы нагрузки и разные температуры. Ученые объяснили, почему заморозка материала до –40 градусов увеличивает его стойкость на 10-15%, а повышенные температуры, наоборот, снижают на 20-25%. Результаты исследования способствуют созданию более надежных композитных конструкций для российской промышленности.
Статья опубликована в журнале «Заводская лаборатория. Диагностика материалов», 2025. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-79-0136.
Композитом называют материал, созданный из двух и более компонентов, которые вместе работают лучше, чем по отдельности. В состав входит связующее (полимер, эпоксидная смола или металл), которое скрепляет составляющие и задает форму изделию, и армирующий элемент – наполнитель, отвечающий за жесткость и прочность конструкции. Обычно применяют стеклянные, углеродные или базальтовые волокна. В итоге получается легкий и высокопрочный материал.
Главная особенность стеклопластиков в том, что с их помощью можно значительно снизить вес высоконагруженных ответственных деталей, при этом не теряя прочность. Кроме того, они коррозионностойкие и долговечные. Их уже применяют в мостах, ветрогенераторах, элементах автомобилей и самолетов. Однако их термостойкость ограничена, и до сих пор плохо изучено, как стеклопластики ведут себя в условиях больших перепадов температур и сложных нагрузок.
На протяжении всего срока службы конструкции из стеклопластиков находятся в неоднородном напряженном (нагруженном) состоянии, которое приводит к образованию дефектов, а со временем и к разрушению материала. Поэтому перед процессом внедрения любых композитов в уже существующие изделия проводят комплексные исследования их поведения в условиях, приближенных к реальным. То есть моделируют разные виды нагрузок на деталь: подвергают нагреву, заморозке, сжатию, скручиванию. Это позволяет заранее выявить пределы материала, слабые места, где образуются трещины, и предсказать, как он себя поведет при эксплуатации.
Ученые Пермского Политеха и Сколковского института науки и технологий экспериментально выяснили, как стеклопластик разрушается при сложных комбинированных нагрузках и как на это влияет широкий диапазон температур.
Для исследования эксперты изготовили трубчатые образцы из стеклопластика с трехслойной структурой: внешние слои составляли хаотично расположенные стеклянные волокна, а центральный – однонаправленные.
Образцы подвергали различным нагрузкам на растяжение, сжатие, кручение и комбинированным воздействиям (например, одновременное сжатие и кручение). Сначала тестировали изделия при нормальной температуре (20 градусов), потом повторяли эксперимент при нагреве до 60 градусов и заморозке до –40. В процессе фиксировали образующиеся дефекты с помощью трехмерной цифровой оптической системы и сравнивали результаты.
Испытания при нормальных температурах показали, что материал выдерживает высокие нагрузки, но прочность зависит от режима нагружения. Например, при кручении и комбинированных воздействиях на поверхности образцов появляются множественные трещины. Растяжение же вызывает образование магистральной (приводящей к полному разрушению) трещины.
Интересно, что добавление небольшой доли кручения к растяжению или сжатию даже немного повышает прочность стеклопластика из-за выпрямления волокон.
– Повышенные температуры привели к образованию трещин по всей поверхности образцов и снижению прочности на 20-25%. Тогда как заморозка материала до –40 градусов, наоборот, увеличила его стойкость на 10-15%. Образцы не разрушились даже при максимальной нагрузке в 10 тонн. Это связано с тем, что от нагрева полимерная основа материала размягчается, а от холода становится более жесткой, – поделилсяОлег Староверов, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики, кандидат технических наук.
Полученные результаты говорят о том, что стеклопластик выдерживает перепады температур, но наиболее эффективно использование материала, с точки зрения прочности, в холодных регионах, где его устойчивость к нагрузкам только растет. Так, например, перспективно применение композита в арктических проектах, на морских платформах и трубопроводах, а также в космической и авиационной технике, где экстремальные атмосферные условия – норма.
Ученые ПНИПУ и Сколтеха определили, как температуры влияют на разрушение стеклопластиков, что позволяет предсказать, как они себя поведут в реальных обстоятельствах – от самых холодных регионов России до самых жарких. Новые знания дают возможность повысить качество производства композитов, чтобы они становились еще прочнее, а также эффективно подбирать материал для конкретных задач, климатических зон и нагрузок, не допуская аварий.
Исследователи из Института нанотехнологий (WPI-NanoLSI) Университета Канадзавы (Kanazawa University) представили небольшой отчет о том, как короткие пептиды линейно самоорганизуются на твердых поверхностях толщиной в атомы, таких как графит и MoS2.
Работа решает давнюю задачу материаловедения — понимание сложных, зависящих от последовательности взаимодействий пептидов с твердыми субстратами, а также ключевой роли локальных структур гидратации в формировании наноструктур. Это открывает новые возможности для интеграции биомолекул с передовыми материалами в биосенсорах и биоэлектронике.
Для практических биотехнологических устройств важно упорядочивать биомолекулы на неживых поверхностях. Специально разработанные пептиды способны самостоятельно организовываться в структурированные линейные кристаллы, совпадающие с атомной решеткой подложки.
Команда под руководством Айхана Юртсевера, Такеши Фукумы и Линхао Суна из Университета Канадзава совместно с учеными из Института науки Токио и компании DMXi Dentomimetix (США) провела детальное исследование процесса сборки пептидов на неорганических поверхностях. С применением современных визуализационных методов и компьютерного моделирования, возглавляемого Фабио Прианте и Адамом С. Фостером из Университета Аалто (Финляндия), они подчеркнули важную роль воды как растворителя.
В исследовании использовались короткие дипептиды с чередующимися аминокислотами — гидрофобным тирозином (Y) и гидрофильным гистидином (H). Изменяя число повторений YH (3, 4 и 5), ученые изучали формирование линейных кристаллических структур, ориентированных по двумерной кристаллической поверхности графита и MoS2.
Продвинутые 3D-атомно-силовые микроскопические измерения показали, что взаимодействие пептидов с водой формирует неоднородные гидратационные оболочки, окружающие структуры и создающие специфические участки связывания. Эти особенности важны для селективного распознавания молекул и взаимодействия с другими биомолекулами. Молекулярное моделирование подтвердило наличие водородных связей, стабилизирующих гидратационный слой.
Результаты открывают перспективы для рационального проектирования пептидных гибридных материалов с контролируемыми функциями, что важно для биофункционализации в биомедицине и нанотехнологиях. Упорядоченные пептидные решетки могут служить шаблонами для организации неорганических наночастиц с субнанометровой точностью, что позволит исследовать квантовые эффекты.
Кроме того, пространственное расположение боковых цепей пептидов может создавать каталитически активные участки, имитирующие природные ферменты, а также обеспечивать иммобилизацию биомолекул для изучения молекулярного распознавания и высокоэффективных каталитических интерфейсов в электрохимии.
В настоящее время исследователи продолжают изучать локальные структуры гидратации вокруг пептидов, связывающихся с твердыми поверхностями, чтобы глубже понять влияние гидрофобных и гидрофильных последовательностей на организацию воды и механизмы автоматического сбора пептидов на субстратах.
Современные композитные материалы, такие как углепластики, широко используются в авиации, космонавтике, автомобиле- и судостроении благодаря их легкости и высокой прочности. В самолетах нового поколения (например, Boeing 787) их доля в конструкции составляет около 50%. Однако композиты уязвимы к скрытым повреждениям, возникающим при столкновении с градом и камнями, падающими инструментами, при жестком приземлении. Такие дефекты опасны потому, что могут оставаться незамеченными, но при этом значительно снижать прочность материала, приводя к внезапным поломкам. Ученые Пермского Политеха провели исследование, чтобы понять, как удары влияют на механическое поведение композитов. В результате они установили пороговую чувствительность – тот уровень повреждений, после которого начинается резкое снижение характеристик материала.
Статья опубликована в журнале «Mechanics of Solids», том 59, № 5, 2024. Исследование было выполнено в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (проект № FSNM-2024-0013) на кафедре «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ.
Композиционные материалы, особенно углепластики, все шире используются в авиации, космонавтике, автомобиле- и судостроении благодаря их высокой прочности при малом весе. Однако у них есть недостаток — даже небольшой удар может вызвать существенные внутренние повреждения: расслоение, трещины. Особую опасность представляют так называемые BVID (barely visible impact damage) — повреждения, почти незаметные снаружи, но приводящие к скрытому ухудшению структуры материала изнутри. Такие дефекты могут возникнуть, например, при столкновении самолета с птицами во время полета, градом или камнями на шоссе во время взлета или посадки, из-за упавших инструментов при монтаже. Эти дефекты не всегда видны невооруженным глазом, но могут серьезно снизить прочность конструкции, появляется необходимость в ремонтах и сокращается срок службы самолетов. Поэтому крайне важно понимать, как даже слабые удары влияют на дальнейшее поведение материала под нагрузкой, чтобы предотвратить аварии и обеспечить безопасность.
Группа ученых кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» Пермского Политеха провела серию экспериментов с образцами углепластика.
– Сначала мы определяли исходные механические свойства материала, затем наносили удары падающим грузом с помощью специального оборудования. Энергия варьировалась от 1 до 6 Дж — этого было достаточно, чтобы не разрушить образец полностью, но оставить внутренние повреждения. После этого композиты подвергали растяжению для оценки изменения их прочности и жесткости, – комментирует Валерий Вильдеман, профессор, заведующий кафедрой «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, директор Центра экспериментальной механики, доктор физико-математических наук.
– В результате экспериментов мы установили пороговую чувствительность к удару – это такой уровень повреждений, после которого начинается резкая потеря прочности. То есть качество материала снижается неравномерно. Можно выделить два этапа деградации композитов: плавное снижение свойств и, после определенного уровня повреждений, резкое ухудшение. Как мы выяснили, для показателя прочности этот уровень составил 0,637 относительной единицы энергии удара, а для жесткости – 0,815, – рассказывает Олег Староверов, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ, старший научный сотрудник Центра экспериментальной механики, кандидат технических наук.
В авиации инженеры могут использовать эти данные для того, чтобы решить, можно ли дальше летать с найденным повреждением крыла или нужно провести срочный ремонт. Если повреждение ниже порога — самолет еще может оставаться рабочем состоянии, но если выше — требуется немедленное вмешательство.
Исследование ученых Пермского Политеха важно не только для теоретического понимания процессов ухудшения качества композитов, но и для практического применения в инженерном деле. Теперь специалисты смогут точнее оценивать степень повреждений конструкций и принимать обоснованные решения об их дальнейшей эксплуатации, что важно в авиастроении, автомобилестроении и других высокотехнологичных отраслях.
Углеродное волокно подготавливается для проверки адгезии к полимерной матрице. Исследователи ORNL используют полимерные нановолокна для повышения адгезии и эксплуатационных характеристик композитов из углеродного волокна.
Исследователи из Лаборатории национальной энергетики США (DOE) в Оук-Ридже разработали новый метод, использующий углеродные нанофибры для улучшения прочности связи в углеродных волокнах и полимерных композитах. Это достижение может повысить качество структурных материалов для автомобилей и самолетов, обеспечивая легкость и прочность.
Результаты, опубликованные в журнале Advanced Functional Materials, открывают новые возможности для американских производителей в сфере энергетики и национальной безопасности. Суруп Гупта, возглавляющий проект, отметил, что гибридный метод, соединяющий химическое и механическое связывание, обеспечивает значительное увеличение прочности и жесткости материалов.
Углеродное волокно, представляющее собой композит с углеродными нитями, сталкивается с проблемой недостаточной адгезии к полимерной матрице. Исследователи ORNL предложили комбинированный подход, который обеспечивает до 50% увеличение прочности на растяжение и почти двукратное увеличение жесткости.
Ключевым элементом метода является электроспinning, в котором полиацилонитрил экструируется в нити шириной около 200 нанометров. Изменяя параметры процесса, исследователи могут создавать нити, которые эффективно связываются с матрицей и образуют «мосты» между различными материалами.
Группа подала заявку на патент на новую технику и планирует сотрудничество с промышленными партнерами. Они также исследуют возможность применения углеродных волокон в гражданской инфраструктуре и обороне. Основное ограничение для широкого использования углеродных волокон — высокая стоимость, и улучшение адгезии позволит сократить количество используемого материала.
Команда использовала передовые инструменты для характеристики и визуализации на субмикронном уровне, включая рентгеновское рассеяние и ядерный магнитный резонанс. Исследователи также применили суперкомпьютер Frontier для моделирования взаимодействия волокон с матрицей.
Исследовательская группа планирует продолжить совершенствование технологии электроформования, чтобы обеспечить больший контроль и лучшие результаты, одновременно изучая возможности применения других композитов, армированных волокнами. В настоящее время ведутся исследования по интеграции новой технологии с предыдущими исследованиями по разработке самочувствительных композитов, которые могут контролировать свое состояние с помощью встроенных
А что если я скажи Вам: то чему учат и то что известно о свойствах полимеров не так как есть на самом деле. Сделано это при помощи чайника и дрели на кухне... И это всё меняет!
Утрированно конечно, но примерено с этого я и начинал конструирование. Это Perpetuum mobile? Неа, это физика, химия и реология - новый способ, который весьма прост и значительно расширяет существующие возможности и понимание.
Как так? Мне всегда была интересна тема управления макромолекулярной ориентации в полимерных нитях. Я нашел один из верных и надежных способов, точнее сделал работоспособное устройство.
Ща объясню. Все мы знаем песни "Сектор газа". Поклонники нетленных произведений панк-группы "Сектор Газа" несомненно сейчас поймут о чем речь, та же часть аудитории, которая не знакома со строками, может ознакомиться с песней "План", начинающейся со слов "Я не алкаш и не пьяница я..." о тяжелой судьбе человека с нездоровым пристрастием к алкогольным напиткам... Из песни слов не выкинешь... В частности, есть там такие строки: "... или мотают БФ на сверло...". Очень распространенное явление в определенный период времени. В данном случае имеется ввиду медицинский клей БФ на спиртовой основе и речь идет о том, что несознательные граждане в погоне за пагубным пристрастием "накатить", а так же в связи с дефицитом алкоголя для оной категории граждан, пытались его добыть разными способами, в том числе ставили ёмкость с клеем БФ под включенный сверлильный станок на некоторое время, при этом за счет эффекта Вайсенберга, собственно главный компонент БФ (по сути, поливинилбутираль и фенолформальдегидная смола), полимеризуясь наматывался на сверло, оставляя в технологической чаше бурду в виде спиртовой основы с касторкой, канифолью и технологическим добавками... Нитки, к сожалению, никто не делал и ценный продукт выбрасывался ради жидкого остатка. Но не будь эффекта Вайсенберга, кто знает как бы звучала эта песня... Впору задаться вопросом: "Сколько жизней покалечил Карл Вайсенберг"?))))))
Если есть желающие более глубоко погрузиться в практику и теорию текстильной промышленности, прядения, экструзии и теорию неньютоновских жидкостей (коими являются все расплавы и растворы полимеров) - добро пожаловать в мой уголок хроник подпольной лаборатории на Habr`е, где я очень подробно разложил всю теоретическую суть с примерами и подробным объяснением тут (https://habr.com/ru/articles/785914/).
Здесь требуется небольшое пояснение. Я не академик (к ним пробиться нереально, пробовал - это как писать "на деревню дедушке", многие либо молчат, либо после начала разговора просто сливаются, а пытал я звонками и письмами и МГУ, и СПбГУ и РАН и многих других (да и заняты они своими давно и хорошо им известными темами и связываться с чем-то новым не горят желанием), в Греции и Чехии нашел пару светил, занимающихся вопросами хоть и "рядом", но не близко и те молчат, главная проблема в междисциплинарности - слишком много междисциплинарных наук связано воедино).
Роскосмос, Ростех, Газпром - молчит, Росатом (иннохаб) - вообще сказали что это почти волшебство и не будет работать, в общем у гигантов, несмотря на важность, отношение как к предмету находящемуся где-то между херомантией и астрологией, впрочем, ничего нового... Собственно именно поэтому я и бьюсь пока один, на собственной кухне, в свободное от работы время и тратя свои ограниченные финансы - отчего и назвал это "подпольной лабораторией"... Справедливости ради, отмечу, что получилось испытать полилактид (PLA) и полипропилен (PP) в лаборатории Института химических технологий РГУ им. Косыгина (родственный мне текстильный институт), за что я безмерно благодарен. За гранулят PLA и PP скажу спасибо команде BestFilamet (производитель филамента для 3D-принтеров) - отправили и экструдированный филамент и читый гранулят для испытаний - красавцы. Это фактически независимые верифицированные неафилированные данные, подтверждающие все гипотезы.
Вот основная конструкция. Чаша с кольцевым нагревателем и вращающейся иглой.
Как собрать такую штуку подробно писал на Habr`е тут и тут.
Это итоговые данные испытаний мононитей PLA (полилактид) с указанием рабочих параметров устройства.
А это уже PP (полипропилен).
Этим данным можно верить. А теперь выводы. Возьмем только имеющиеся факты, но я уверен что можно смело говорить о всех термопластичных полимерах, а если получиться дойти до испытаний других полимеров, то с вероятностью 90% - для всех остальных.
Можно производить те же арамиды (как кевлар) минуя фазу растворения с серной кислоте, напрямую из реакционной смеси, что значительно улучшит срок службы (сейчас заложено 10-15 лет, если память не изменяет) и повысить его прочность!.
Можно производить технически сложные композиты с введенным штапельным (рубленным) волокном да еще и с кручением (в настоящее время практически неосуществимо на существующем оборудовании) и управлять прочностью волокон.
Существующие справочники говорят, например, полипропилен обладает прочностью на разрыв 23 МПа и до 39 МПа для ориентированных волокон, при этом удлинение на разрыв до 700% с сохранением модели: "Чем выше прочность тем меньше удлинение на разрыв (максимум прочности при минимуме удлинения)". Я говорю что это далеко не так, на самом деле возможности в процесса позволяют в процессе формирования волокна управлять его свойствами и получать другие диапазоны прочности от 15 до 35 МПа и, за счет упорядочивания макромолекулярной структуры и зон кристалличности и аморфности, закладывать возможность удлинения от 50 до 700% практически независимо от прочности, т.е. программировать свойства продукта. Или возьмем полилактид с прочностью 53 МПА и удлинением на разрыв 3% - неа, не так. На самом деле, по существующим независимым результатам мы можем получить прочность от 35 до 70 МПа и удлинением от 3 до 17%! И это только два доступных мне для проверки физико-механических свойства. Теперь можно смело и честно сказать, что тот же наш Отечественный полипропилен с прочностью, условно в 20 МПа, ничуть не хуже полипропилена какого-нибудь BASF с прочностью 24 МПа - теперь это простые параметры работы именно их экструзионной линии и больше ничего.
Короче, можно и реально прясть молекулы полимера.
Применение: в любой отрасли + добавляем трубчатые изделия, оболочки (кабелей к примеру).
Патент мне нужен был для хоть какого-то признания научной состоятельности (с официальным мне сложно, ввиду невозможности пробиться).
Если Вы не доверяете результатам - Супер! Просто отлично, я выложил все чертежи и параметры работы - собирайте, повторяйте - это только лишь будет очередным подтверждением! Я буду только рад этому!
Собственно, ребят, один я уже не вывожу ни по времени, ни по финансам... Есть понимание куда двигаться и как, может сделаем вместе народную науку? Вместе как-никак легче.
Буду рад любым советам и помощи особенно, если:
Есть идеи PR-продвижения и маркетинга (и как сократить эту портянку и сделать проще для понимания))))))) продукта и создания бренда так как существующая академическая наука очень консервативна, а всем миром мы с дрелью пробъём этот потолок.
У вас есть токарка - есть понимание и необходимость переделки, особенно выточить новые формы чаши, игл.
Вы инженер и есть предложения по улучшению конструкции блока управления.
Есть 3D-принтер (филамент оплачу) - распечатать новые детали и скорректировать существующую 3D-модель оборудования.
У вас есть доступ к испытательному разрывному оборудованию для дополнительных тестов.
Есть доступ к ИК-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа - для доказательства и фиксации структуры.
И далее, далее, далее - главное по существу и конструктивно.
