Ученые ТПУ разработали высокопрочные материалы для авиакосмической отрасли

Принципиально новые материалы для возможного применения в авиакосмической и транспортной отраслях создали ученые Инженерной школы ядерных технологий Томского политехнического университета (ТПУ), 11 февраля сообщает пресс-служба вуза. Новые материалы изготавливаются из прекерамической бумаги и представляют собой многослойные ламинированные композиты. Разработанная специалистами ТПУ методика их изготовления позволила получить более прочные по сравнению с аналогами функциональные материалы. Они могут быть востребованы при создании элементов конструкций, подвергающихся воздействию высоких температур и механических нагрузок. Статья с результатами исследования опубликована в Journal of the Euro. Прекерамическая бумага — относительно новый материал, в состав которого входят целлюлозные волокона, порошковый наполнитель и связующие вещества. Ее достоинством является пластичность. С листами такой бумаги можно обращаться как с обычной бумагой: гофрировать, укладывать и создавать многослойные структуры, заготовки их которых потом можно спекать. Отсюда вытекает широкая возможная область применения таких материалов. Это могут быть как теплообменники, фильтры, катализаторы, так и конструкционные элементы авиационной техники. Для получения материалов с улучшенными характеристиками ученые ТПУ использовали одно из свойств прекерамической бумаги — возможность менять состав материалов, изготавливаемых на ее основе, что позволяет менять свойства отдельных слоев или же создавать комбинированные свойства композита в целом. Используемая в качестве сырья для новых материалов прекерамическая бумага с порошковым наполнителем на основе MAX-фаз является термодинамически стабильным слоистым материалом, который сочетает в себе преимущества керамики и металлов. Такая бумага механически прочна, выдерживает высокие температуры и обладает хорошей электро- и теплопроводностью и коррозионной стойкостью. В процессе исследования нового материала специалисты применяли MAX-фазу с разным соотношением кремния и алюминия в составе, для получения различной архитектуры ламинированных композитов комбинировали прекерамические листы, укладывая их послойно и «запекли» слои методом искрового плазменного спекания. Один из авторов статьи, завлабораторией перспективных материалов и обеспечения безопасности водородных энергосистем Инженерной школы ядерных технологий ТПУ Егор Кашкаров рассказал: «Полученные ламинированные керамические композиты продемонстрировали улучшенные физико-механические характеристики. Они определяются микроструктурой и составом отдельных слоев, а также архитектурой композитов. Было показано, что предложенный подход с использованием прекерамической бумаги различного состава может быть применен для разработки высокопрочных коррозионностойких материалов на основе MAX-фаз». Достоинством новых композитов, в отличие от традиционной керамики, является возможность легко обрабатывать их механически. А также безотходность: остатки прокерамической бумаги полностью перерабатываются для повторного ее изготовления. В настоящее время ученые продолжают исследования прокерамической бумаги с целью получения из нее поддерживающих элементов фильтров для разделения и очистки водорода.