В России создают новые полимерные композиты

Сегодня на территории МИЦ «Композиты России» МГТУ им. Н.Э. Баумана разрабатывается перспективная технология самозалечивающихся полимерных композиционных материалов.

Как пояснила «ЛКМ Порталу» Мария Копицына, научный сотрудник лаборатории химического синтеза, самовосстанавливающиеся полимерные композиционные материалы представляют собой класс интеллектуальных материалов, обладающих способностью восстанавливать механические повреждения благодаря своей структуре. Протекание процесса заживления без вмешательства человека является необходимым условием для определения материала как самозалечивающегося.

По словам специалиста, механические повреждения на применяемых сегодня традиционных полимерных композиционных материалах ремонту не поддаются: «Во время эксплуатации этих материалов возникают такие различные мелкие дефекты, как отслоения волокон от матрицы или повреждения поверхностного слоя. Именно такие не очень значительные повреждения можно восстанавливать с применением самовосстанавливающихся связующих».

Существует как минимум два принципиально отличающихся способа получения самозалечивающихся материалов: «примесное» и «беспримесное» самовосстановление. Первый подход предполагает внедрение специальных залечивающих добавок в обычный полимерный материал в виде сферических капсул или трубки. По словам специалиста центра, недостаток такого метода − однократное восстановление, ухудшение механических свойств полимерной матрицы, в которую вводятся залечивающие добавки, и неполное восстановление механических свойств материала. 

Существуют методы создания самовосстанавливающихся лакокрасочных покрытий на основе «примесного» подхода, с использованием микрокапсул с залечивающим агентом, что позволяет восстанавливать царапины, возникающие в процессе эксплуатации на поверхности материала.

В основе другого подхода, который используется в центре «Композиты России», лежат обратимые химические реакции: cинтезируются особые физико-химические системы, которые за счёт своего строения способны в контролируемых условиях образовывать и разрывать химические связи. Такой метод получил название «обратимого разрушения и восстановления внутренних связей».

По мнению М. Копицыной, возможно, что и на основании этих физико-химических систем получится создать лаки и краски, обладающие свойством многократного восстановления незначительных повреждений.

Эксперт также добавила, что сейчас в центре проводятся исследования в области использования самозалечивающихся связующих для судо- и авиастроения. Предполагается, что возможно добиться получения связующих, которые по механическим и физико-химическим характеристикам не будут уступать традиционно применяемым в таких областях промышленности, в то же время они будут обладать способностью самостоятельно залечивать различных структурные дефекты.