Российские учёные разработали инновационный метод исследования композиционных материалов в реальном времени. Технология позволяет отслеживать изменения структуры материалов под нагрузкой, что упрощает проектирование и снижает затраты на производство деталей для авиации, космоса и транспорта.
Учёные из НИТУ МИСИС, Сколтеха и МАИ представили новый подход к изучению композитов, таких как углепластик. Этот материал широко используется в авиации и космонавтике благодаря своей лёгкости и прочности, но его неоднородная структура — сочетание углеродных волокон и полимерной матрицы — делает проектирование изделий сложным.
Традиционные методы испытаний требуют крупных образцов и не позволяют детально изучить процессы разрушения. Новый метод использует миниатюрные образцы толщиной 0,5 миллиметра, которые исследуются в камере сканирующего электронного микроскопа. Это позволяет наблюдать за деформацией, появлением трещин и взаимодействием волокон с матрицей в реальном времени.
«Мы предложили начинать изучение композитов на микроуровне, а затем с помощью компьютерного моделирования переносить данные на более крупные объекты. Это исключает необходимость использования больших образцов и позволяет детально изучить микродеформации», — пояснил Евгений Статник, доцент кафедры физической химии НИТУ МИСИС.
С помощью цифровых камер и специальных алгоритмов учёные фиксируют изменения структуры на уровне отдельных волокон и матрицы. Это помогает выявить дефекты, которые могут ухудшить свойства материала.
Новый метод позволит предсказывать зарождение и развитие повреждений в композитах, что удешевит производство и повысит надёжность деталей для авиации, транспорта и космической техники. Исследование поддержано Минобрнауки России, а его результаты опубликованы в журнале Fracture and Structural Integrity (Q2).
Источник: naked-science.ru
Фото: Новый метод изучения композитов от НИТУ МИСИС позволит уловить зарождающийся дефект в материале / © Пресс-служба НИТУ МИСИС
