Российские ученые и специалисты активно работают над разработкой новых ПКМ, которые могут использоваться в различных областях промышленности. В настоящее время полимерные композиционные материалы (ПКМ) представляют собой перспективное направление развития в авиа- космо- и машиностроении. Эти материалы обладают отличными механическими свойствами, низкой массой, высокой прочностью и износостойкостью, что делает их идеальным выбором для создания легких и прочных конструкций. Внедрение ПКМ нового поколения в различные отрасли машиностроения позволит создавать более эффективные и экономичные изделия, улучшить качество, надежность и долговечность продукции, а также снизить затраты на производство.
Научной основой прогнозирования долговечности полимерных композиционных материалов является знание и изучение физико-химических свойств материалов, их строения, структуры и поведения в различных условиях эксплуатации. Также для прогнозирования долговечности материалов используются методы математического моделирования, испытаний на разрушение и исследования механизмов повреждений материалов. Кроме того, учитываются воздействие различных внешних факторов, таких как температура, влажность, механические нагрузки, УФ- излучение и т.д. Все эти данные помогают определить прогнозируемую долговечность полимерных композиционных материалов и разработать меры по продлению срока службы полимеров и композитов на их основе. Использование данных материалов осложняется тем, что и в отечественной, и мировой практике не существует строгой научной основы достоверного прогнозирования долговечности ПКМ на такие длительные сроки эксплуатации.
УФ-излучение считается одним из факторов деструктивного воздействия на ПКМ в связи с тем, что оно инициирует фотохимические реакции, которые приводят к постепенному и необратимому разрушению материала. Поскольку полимерная матрица связывает и передает нагрузку на армирующие волокна, её повреждение отрицательно сказывается на общих механических свойствах и ограничивает срок службы ПКМ. Очевидный недостаток исследований ПКМ- не учитывать неравномерное старение под влиянием ультрафиолетового (УФ) излучения и механических нагрузок реального эксплуатационного уровня.
Научный проект под руководством старшего научного сотрудника ИФТПС СО РАН им. В.П. Ларионова- обособленного подразделения ФИЦ ЯНЦ СО РАН, к.т.н. Лукачевской Ирины Григорьевны с участием аспиранта того же института- Иванова Афанасия Нюргуновича в 2023 году стал победителем Конкурса проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными. Решение поставленных в проекте «Исследования неравномерного старения полимерных композиционных материалов под влиянием ультрафиолетового излучения» задач предполагает их выполнение в течение двух лет, финансирование составит по 1,5 млн. рублей в год.
Итоговым результатом первого года проекта является разработанная УФ-камера для исследования влияния УФ-излучения на деградацию полимерных композиционных материалов. Отличительной особенностью Установки, является равномерность облучения одновременно 120 образцов. Камера облучения снабжена датчиками влажности, температуры и времени. Кроме того, потенциальными возможностями при модернизации камеры, является возможность изготовления модулей из акрилового стекла для экспозиции образцов при проведении других, отличных от изгиба, видов испытаний.
В результате дальнейших исследований будут получены зависимости изменения параметров неравномерного старения полимерных композиционных материалов под влиянием ультрафиолетового излучения, что позволит снизить погрешность измерений механических показателей композитов. Планируется так же провести экспериментальное изучение влияния УФ-излучения на стекло- и базальтопластики на основе эпоксидиановой смолы CYD128 (отвердитель изо-МТГФА, ускоритель УП606/2), фрактографический анализ их образцов и упруго-прочностных характеристик этих композитов.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда №23-79-01050, https://rscf.ru/project/23-79-01050/.