Потрясающие успехи исследований в области композитов

Группа исследователей из Массачусетского технологического института нашла способ создавать сложные композитные материалы, которые могут иметь различные комбинации свойств, таких как жесткость, прочность, стойкость к ударам и высокая эффективность рассеяния энергии, сообщает Cnews.
Ключевой особенностью новых композиционных материалов является непрерывная структура, состоящая из двух различных материалов с сильно различающимися свойствами. Объединенная непрерывная структура соединяет два материала с помощью трехмерной решетки, которая создает внутри композита связи, идущие во всех направлениях.
Первоначальной целью исследования была разработка материала, способного поглощать большое количество энергии в ситуациях, связанных с экстремальными нагрузками. Такой материал может использоваться в качестве антиударного барьера в автомобилях, самолетах. Поскольку исследование финансируется армейским институтом нанотехнологий, скорее всего новая разработка будет применена для создания гибкой, легкой и чрезвычайно прочной брони.
В обычных материалах, даже самых передовых современных композитах, трещины, образовавшиеся в результате удара, начинают быстро распространятся и нарушают целостность брони. Новый композит с непрерывной структурой ограничивает распространение трещин на уровне микроструктуры материала, что позволяет броне выдержать большие нагрузки с минимальным повреждением. Потенциал нового метода создания композитов очень высок и в перспективе может позволить создавать легкие бронежилеты, способные выдержать попадание винтовочной пули без серьезного вреда для здоровья человека.
Технологии, позволяющие ограничить распространение трещин, известны. Так, некоторые из существующих композитных материалов, например углерод-углеродные композиты, имеют волокна, которые препятствуют росту трещин. Однако такая конструкция эффективна, только если нагрузка действует в направлении параллельном волокнам. Новый композит c трехмерной структурой одинаково прочен во всех направлениях.
Для создания суперкомпозита исследователи из MIT объединили два полимерных материала с совершенно различными свойствами: один твердый и хрупкий как стекло, а второй гибкий и вязкий как резина. В результате удалось создать уникальный материал с "противоречивыми" свойствами: гибкий, но при этом твердый.
По мнению разработчиков, сегодня возможности однородных природных материалов в значительной степени исчерпаны, и перспективные методы изготовления композитов могут вывести технологии на качественно новый уровень.
Сочетание твердости и вязкости не единственно возможное. Моделирование показало, что существует возможность создания трехмерных композитов с особыми свойствами, например пропускающих определенную частоту звука или проводящих тепло диэлектриков, материалов с памятью формы и т.д.
В настоящее время ученые планируют создать композит с непрерывной структурой, состоящий из абсолютно разных по свойствам материалов, в частности металла и керамики или металла и полимера.

ПластЭксперт