Новый материал

Ученые из Центра НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» на базе Московского государственного технического университета (МГТУ) им. Н.Э. Баумана разработали термостойкий материал, который защитит беспилотник от воспламенения при высоких температурах. Об этом в середине октября 2024 г. сообщает ТАСС со ссылкой на пресс-службу фонда поддержки проектов Национальной технологической инициативы (НТИ).

По информации ТАСС, ученые разработали новую технологию синтеза полиэфиримидов (ПЭИ) и получили образцы материалов с повышенной термостойкостью. Температура его плавления возросла с максимально возможного в настоящее время порога в 217°C до 245°C. Эта разработка защитит беспилотники (БПЛА), которые были созданы на основе ПЭИ, от воспламенения при перегреве или стабильной работе в условиях высоких температур.

ПЭИ отличается высокой термостойкостью, устойчивостью к ультрафиолетовому излучению, негорючестью и низким уровнем дымообразования. ПЭИ способен выдерживать большую температуру, он устойчив к механическим повреждениям, он не боится пара и водоустойчив. ПЭИ подлежит механической обработке и термоформированию, а также одно из важных свойств этого полимера — устойчивость к воздействию щелочей и кислот. Полимера можно использовать в температурном диапазоне до +170°С. ПЭИ обладает хорошим сопротивлением ползучести и устойчив к деформации. Полимер не воспламеняется даже без использования антипиренов, он не выделяет дыма, если контактирует с открытым огнем, что позволяет активно его использовать для отделки пассажирских самолетов, потому что этот полимер считается одним из самых химически стойких.

Российские ученые разработали материал, который защитит БПЛА от огня и перегрева в зоне СВО

Как уточнил научный сотрудник Центра компетенций НТИ «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» на базе МГТУ им. Н.Э. Баумана Александр Хин, авторы усовершенствовали технологию получения полиэфирмидов за счет введения в их структуру теплостойких элементов на одном из этапов синтеза. Новый подход позволит использовать материал в основе БПЛА, когда дроны летают в зонах с высокими температурами. Решение также снизит вероятность выхода аппарата из строя в результате перегрева.

При проведении специальной военной операции (СВО) России на Украине в зоне боевых действий БПЛА сможет выполнять боевые задачи даже в тяжелых условиях, связанных с воздействием повышенных температур. В случае работы во время пожара БПЛА сможет проникать в различные зоны здания для проведения разведывательных операций, поиска людей и координации спасательной операции. Разработка также может быть востребована в таких областях как авиа- и автомобилестроение, биомедицина и мембранные технологии.

Свойства материала

В настоящее время ПЭИ привлек значительное внимание в различных отраслях промышленности, в частности, благодаря своему уникальному набору механических, тепловых и электрических свойств. Этот высокоэффективный полимер не только демонстрирует устойчивость в сложных условиях, но и превратился в неотъемлемый материал в различных областях, от аэрокосмической до медицинской техники. Его известность можно объяснить его аморфной природой в сочетании с превосходной структурной целостностью. По мере того, как отрасли промышленности все чаще обращаются к материалам, которые обеспечивают долговечность без ущерба для эффективности, именно ПЭИ выделяется как лидер.

Современный этап развития промышленности полимеров уделяет большое внимание разработке и выпуску материалов конструкционного назначения. К таким высокотермостойким, конструкционным термопластам относятся ПЭИ, представляющие собой поликонденсационные полимеры гетероциклической структуры с регулярным чередованием повторяющихся эфирных и имидных циклов.

ПЭИ был разработан в ответ на растущий спрос на термопласты, способные выдерживать более высокие температуры при сохранении механической прочности. Синтезируется в два этапа. Сначала диамин реагирует с диангидридом с образованием амидокислоты. Эта аминокислота при высокотемпературной полимеризации дает ПЭИ. Материал высоко ценится в различных отраслях промышленности прежде всего благодаря уникальному сочетанию свойств. Эти свойства не только дают ПЭИ преимущество перед другими термопластами, но и делают его пригодным для применения в сложных условиях, где другие материалы могут дать сбои.

Из ПЭИ посредством экструзии можно получать профили, листы, трубы, а также изоляцию проводов и пленки. Полуфабрикаты в дальнейшем можно обрабатывать как традиционными механическими способами, так и с помощью лазера, а отдельные компоненты могут соединяться друг с другом посредством растворителей или с помощью ультразвука. Поверхность изделий из ПЭИ можно полировать теми же способами, что и остальные аморфные пластики – открытым пламенем, полировочными пастами или паром – для достижения максимального эффекта. Кроме того, ПЭИ можно формовать и склеивать с другими материалами с помощью клеев, растворителей или ультразвука.

Материал можно отнести к аморфным полимерам. Он обладает низкой воспламеняемостью, выдерживает большой температурный интервал (от -700°C до +1 800°C). Он стоек к механическим воздействиям, легко поддается к термоформованию и механической обработке. Кроме этого, устойчив к воде и парам, ультрафиолетовому и энергетическому излучению. И как ценное свойство необходимо отметить его неподверженность к воздействию кислот и слабых щелочей.

Антон Денисенко

Источник