Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технологии получения нового поколения композиционных материалов модифицированных углеродными наноструктурами для аэрокосмической промышленности и машиностроения.

Номер контракта: 14.577.21.0094

Руководитель: Мордкович Владимир Зальманович

Должность руководителя: начальник отдела новых химических технологий и наноматериалов

Докладчик: Попов Михаил Юрьевич, заведующий лабораторией

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
композиционный материал, углеродное волокно, углеродная нанотрубка, фуллерен, наноуглерод, наноструктурирование, термостойкость, полимер, эластомер, высокопрочные материалы.

Цель проекта:
Цели выполнения ПНИ (Уникальный идентификатор прикладных научных исследований (проекта) RFMEFI57714X0094 ): 1.1 Создание композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода с повышенными не менее чем в 2 раза стойкостью к рентгеновскому излучению, не менее чем в 1,3 раза термостойкостью, не менее чем в 2 раза теплопроводностью, повышенной стойкостью к коротковолновому излучению и повышенной прочностью в 1,5 раза, по сравнению с аналогами на основе эпоксидной смолы. 1.2 Разработка лабораторных технологий получения композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода с повышенными не менее чем в 2 раза стойкостью к рентгеновскому излучению, не менее чем в 1,3 раза термостойкостью, не менее чем в 2 раза теплопроводностью, повышенной стойкостью к коротковолновому излучению и повышенной прочностью в 1,5 раза, по сравнению с аналогами на основе эпоксидной смолы.

Основные планируемые результаты проекта:
В ходе выполнения ПНИ должны запланированы следующие научно-технические результаты:
1. Промежуточные и заключительный отчеты о ПНИ, содержащие:
а) анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме;
б) выбор и обоснование направления исследований;
в) результаты теоретических исследований;
г) результаты анализа данных экспериментальных исследований;
д) обобщение и выводы по результатам ПНИ.
2 Отчет о патентных исследованиях, оформленный в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96.
3. Методика получения экспериментальных образцов углеродных нанотрубок;
4. Методики изготовления экспериментальных образцов наноструктурированного углеродного материала:
- углеродного волокна модифицированного углеродными нанотрубками;
- углеродного волокна модифицированного фуллеренами;
5. Лабораторные регламенты изготовления экспериментальных образцов композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала:
- углеродных нанотрубок и эластомера;
- углеродного волокна и эластомера (или полимеризованного фуллерена);
- углеродного волокна модифицированного углеродными нанотрубками или фуллеренами и эластомера (или полимеризованного фуллерена).
6. Экспериментальные образцы наноструктурированного углеродного материала:
- углеродного волокна модифицированного углеродными нанотрубками;
- углеродного волокна модифицированного фуллеренами;
7. Экспериментальные образцы композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала:
- углеродных нанотрубок и эластомера;
- углеродного волокна и эластомера (или полимеризованного фуллерена);
- углеродного волокна модифицированного углеродными нанотрубками или фуллеренами и эластомера (или полимеризованного фуллерена).
8. Технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
9. Проект технического задания на проведение ОТР по теме: «Разработка технологии производства нового класса композиционных материалов на основе наноструктурированного углерода для аэрокосмической промышленности и машиностроения».
10. Программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов наноструктурированного углеродного материала и композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала.
11. Протоколы исследовательских испытаний экспериментальных образцов наноструктурированного углеродного материала и композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Будет разработан композиционный материал нового поколения, сходный по свойствам с существующими углеродными композиционными материалами, но существенно дешевле и с улучшенными физико-механическими свойствами, термостойкостью и стойкостью к коротковолновому и рентгеновскому излучению.
Новизна создаваемого конечного продукта заключается в том, что комбинированное наноструктурирование волокон при помощи углеродных нанотрубок и фуллерена позволяет кардинально улучшить адгезию со связующим, защитить связующее от излучения.
Применение эластомеров и трехмерно-полимеризованного фуллерена в качестве сшитого связующего позволяет существенно повысить климатическую стойкость и стойкость к излучению, увеличить термостойкость, теплопроводность, прежде всего за счет химического сшивания сквозь всю массу материала.
Для достижения заявленных результатов проводятся экспериментальные работы по применению наноструктурированного армирующего углерода в сочетании с допированными эластомерами или трехмерно-полимеризованными фуллеренами в композиционных материалах. Это позволяет устранить недостатки известных композитов. Композиционный материал обладает существенно более высокой термостойкостью, теплопроводностью, стойкостью к излучению и прочностью по сравнению с традиционными армированными композитами. Наноструктурирование позволяет существенно улучшить механические свойства композитов и устранить отмеченные недостатки.
Свойства создаваемого материла ограничены свойствами компонентов композита и совместимостью компонентов. Риски определены возможностью недостижения совместимости компонентов, а также возможностью недостижения заданых свойств компонента в объеме композита.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Конкретные области применения объекта разработки по контракту применительно к областям спроса, изложенных в Концепции ЭГ «ИГ»: (1) Производство и эффективное использование энергии; (2) Транспортное машиностроение,
Перспективы использования планируемых результатов связаны с масштабированием силами индустриального партнера технологии получения разрабатываемых композитов и производством композитов и изделий из них для потребителей из областей машиностроения и энергетики. Планируемые результаты предположительно повлияют на развитие научно-технических направлений в композиционных материалах, связанных с наноструктурной модификацией компонентов композитов, также на развитие исследований в рамках международного сотрудничества, связанных с применением в исследованиях уникальных свойств создаваемых материалов, в частности, в исследованиях в области приборов, использующих мощные рентгеновские излучения.

Текущие результаты проекта:
В 2015 году достигнуты следующие текущие результаты:
- Разработана методика получения экспериментальных образцов углеродных нанотрубок;
- Разработаны методики изготовления экспериментальных образцов наноструктурированного углеродного материала:
- Разработаны лабораторные регламенты изготовления экспериментальных образцов композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала:
- Получены экспериментальные образцы наноструктурированного углеродного материала:
- углеродного волокна модифицированного углеродными нанотрубками;
- углеродного волокна модифицированного фуллеренами;
- Получены экспериментальные образцы композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала:
- углеродных нанотрубок и эластомера;
- углеродного волокна и эластомера (или полимеризованного фуллерена);
- углеродного волокна модифицированного углеродными нанотрубками или фуллеренами и эластомера (или полимеризованного фуллерена).
- Разработаны программа и методики исследовательских испытаний экспериментальных образцов наноструктурированного углеродного материала и композиционных материалов на основе наноструктурированного углеродного материала.