Хай-тек Композит, который сам себя лечит

Рубрика Николая Гринько на "Вестях ФМ".

Инженеры из Университета Новой Каролины создали самовосстанавливающийся композитный материал, который превосходит по прочности те, что сегодня используются в авиационных крыльях и лопатках турбин. Материал способен чинить себя сам больше тысячи раз, что позволит продлить срок службы конструкций с нескольких десятилетий до сотен лет. Материал относится к классу углепластиков, которые, несмотря на высокую прочность и низкий вес, склонны расслаиваться на волокна. На новый композит нанесен термопластичный полимерный слой, повышающий прочность в несколько раз. При этом в материал встроены углеродные нагревательные элементы, которые при подаче тока расплавляют полимер. Расплав заполняет трещины и скрепляет расслоившиеся поверхности, восстанавливая прочность конструкции. Во время испытаний в образце создавали трещину длиной 50 мм, а затем активировали процесс ее «заживления». Эксперимент длился 40 дней, и после 500 циклов материал остался более устойчивым к расслоению, чем традиционные аналоги.

Коллектив редакции нашей программы поясняет. Создание самовосстанавливающихся материалов – это тенденция последнего времени. Способы бывают самые разные. Например, в бетонные строительные блоки подмешивают микрокапсулы с клеящим составом: когда блок трескается, капсулы разрушаются, и клей скрепляет поврежденный участок. Есть и совсем экзотика: в асфальтовое покрытие предлагают внедрять специальные бактерии, вырабатывающие кальций – влага, попадающая в дорожные трещины, должна заставлять бактерии заполнять полости кальцием.

Авиационный углепластик, о котором идет речь в сообщении, тоже заращивает микротрещины, только делает он это не постоянно, а только после того, как на него подадут ток. По задумке такую процедуру нужно проводить после повреждений материала (например, от града или столкновения с птицами) или во время планового обслуживания. Согласно расчетам, при ежеквартальной активации материал может прослужить 125 лет, а при ежегодной — до 500. Это особенно важно для труднодоступных конструкций, таких, как космические аппараты или лопасти ветрогенераторов, где традиционный ремонт сложен или невозможен.

Нас же интересует вот какой вопрос: если процесс самовосстановления запускается от нагрева, то какая разница, чем этот нагрев обеспечивается? Зачем усложнять конструкцию, встраивая в материал микроэлектроды, если можно просто пройтись по самолетному крылу тепловой пушкой, и трещины в нем затянутся? И кстати, про лопатки авиационных турбин мы тоже не очень понимаем – они, наоборот, в работе постоянно горячие, их температура во время полета достигает 1500°C, так что новый композит просто растратит все свои заживляющие свойства в первом же рейсе. Вполне вероятно, что мы что-то не так поняли. Хотя…