Ученые получили материалы, способные заменить металлы

Экологически безопасные материалы на основе полимеров, способные полноценно заменить металлы в медицине, авиации, автомобилестроении и других отраслях, получили ученые КБГУ совместно с другими российскими исследователями. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.

Современная промышленность постоянно ищет способы уменьшения веса металлических конструкций без потери их прочности. Особенно востребованы такие решения в авиации, где каждый килограмм лишнего веса увеличивает расход топлива, а также в медицине, рассказали исследователи Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова (КБГУ). Однако существующие материалы часто уступают металлам по термостойкости и механической прочности, что ограничивает возможность их применения.

Ученые КБГУ получили полимерные материалы, способные решить эту проблему. Они могут работать в экстремальных температурных условиях: от - 100 до + 300 °C. Кроме того, новые материалы на 70 процентов легче титана, на 50 процентов легче алюминия и на 80 процентов легче стали.

"Наши материалы могут заменить металлы в различных отраслях, от медицины до авиастроения, существенно снижая вес изделий. К примеру, замена 15 тыс. металлических зажимов в самолете на полимерные аналоги экономит более 2 млн рублей затрат на топливо и снижает выбросы углекислого газа на 80 тонн в год", — рассказала проректор КБГУ по научно-исследовательской работе Светлана Хаширова.

По ее словам, предложенный новый способ переработки производства основан на адаптации технологии порошкового литья (PIM) для полимерных материалов. Данный метод позволяет использовать в качестве сырья высокомолекулярные полимерные порошки, которые очень сложно переработать традиционными методами. Технология порошкового литья ранее применялась только для металлов и керамики.

Данный подход к переработке отличается экологичностью, он исключает образование отходов, сокращает время и расширяет возможности изготовления пластмассовых деталей, а сами материалы пригодны для вторичной переработки, рассказали авторы исследования.

В ходе исследований ученые использовали порошковое литье для таких высокотемпературных полимерных порошков, как полиэфиркетоны и полисульфоны, в том числе, полиэфирэфиркетоны (PEEK) и полифениленсульфоны (PPSU), которые уже применяются в авиации и медицине. Уникальность метода исследователей КБГУ заключается в том, что он позволяет переработать ценные сверхвысокомолекулярные полимерные порошки в изделия сложной формы.

"Мы определили оптимальные условия спекания полимерных порошков, что позволило создавать изделия сложной геометрии. Это открывает новые возможности для производства деталей, которые невозможно получить такими традиционными методами, как литье под давлением или экструзия", — рассказал старший научный сотрудник центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Азамат Слонов.

В ближайших планах ученых — вывод на рынок 10 медицинских марок полимеров. Разработанные материалы благодаря своей прочности подходят для многократной стерилизации, а также позволят создавать легкие инструменты, способные облегчить работу хирургов во время длительных операций. В России подобные материалы пока не производятся.

Исследования ведутся совместно с Институтом нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева РАН (ИНХС РАН).