| Разработчики: | Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет (СПбПУ) Петра Великого, Российская академия наук (РАН) |
| Дата премьеры системы: | 2022/12/23 |
2022: Анонс устройства для получения пластика из полимера и волокна
Учёные и студенты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого совместно с экспертами по полимерным материалам Института высокомолекулярных соединений Российской академии наук в рамках программы «Приоритет 2030» создали и запатентовали устройство (№2022131419), с помощью которого можно получить необычный пластик. По словам изобретателей, данный материал может использоваться в любой отрасли, потеснив металлы, дерево и другие используемые материалы. Об этом 23 декабря 2022 года сообщили представители СПбПУ.
Как сообщалось, получение пластика происходит с помощью смешивания полимера и волокна. Полимер в виде порошка заряжается электрически, затем превращается в псевдожидкость, через которую пропускаются волокна. Таким образом, частички порошка облепляют волокна и проникают между ними, затем порошок плавится, превращаясь в густую жидкость, похожую на мёд, которая потом твердеет и получается композит, на выходе 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 оптимальную прочность, сопоставимую с металлами. поделился Игорь Радченко, ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра «Биомеханики и медицинской инженерии» Высшей школы теоретической механики и математической физики, Физико-механического института СПбПУ |  |
Готовый продукт из полученного композита можно получать разными методами, в том числе удобными и технологичными, с помощью которых получены практически все окружающие пластмассовые изделия от детских игрушек до деталей машин и механизмов – литьевым прессованием и литьем под давлением. Ученые политеха также преобразуют гранулы в филамент – нить для 3D-печати. На декабрь 2022 года есть уже несколько пробных деталей – небольших лопаток, напечатанных из созданного материала на 3D-принтере. С помощью полученных экземпляров специалисты описывают и измеряют физические характеристики композита.
По словам ученых, правильно подготовленная смесь пластика и волокна позволяет получать оптимальные характеристики: термостойкость, прочность, долговечность, легкость, а также способность переносить ультрафиолетовые лучи, радиацию и химическое воздействие.
| | С точки зрения экономической выгоды, если сравнивать с металлом, то
ключевым здесь будет эксплуатационный период. Очень часто металлы очень дороги в обслуживании и ремонте, а пластик, который получили мы, ремонтировать практически не придется. Еще один фактор – доступность малотиражности. При использовании металла выгодно делать только большое количество серийных деталей, а если вы захотели сделать как-то по другом, что-то изменить – нужно перестроить много станков, изменить технологические процессы, что очень долго и дорого. Из нашего композита можно быстро делать разные прототипы и даже малые серии за счет использования аддитивных технологий и, как следствие, легкой перенастройки используемого оборудования. рассказал Игорь Радченко | |
Выгоду от данного материала, по словам ученых, должна получить и медицина. Один из самых востребованных сценариев использования – протезы и импланты. Благодаря легкому весу и физическим свойствам, из композита можно сделать точную копию костей человека.
Но и другие отрасли в стороне не останутся. По прогнозам специалистов, применять материал можно практически в любой сфере: машиностроении, авиастроении, судостроении, газовой и нефтяной промышленности, для создания космической техники и оборудования для общего и специального назначения.
Разработчики рассказывают, что над устройством около года трудились порядка 10 ученых и студентов. Работа велась в тандеме специалистов в области математического моделирования Политеха и экспертов по полимерным материалам Института высокомолекулярных соединений РАН.
Большое значение, по словам директора научно-образовательного центра «Биомеханика и медицинская инженерия», доцента, кандидата физико-математических наук Ольги Лободы, сыграло то, что разработка велась в рамках программы «Приоритет 2030».
Научный тандем продолжает оптимизировать устройство и полученный материал. В будущем ученые намерены передать свои наработки в большую промышленность для изготовления высокотехнологичного продукта из пластика будущего.
