Cientistas russos propuseram uma tecnologia para a criação de material compósito leve e durável. É baseado em uma matriz polimérica e fibras de carbono. Tal material pode ser usado na construção de aeronaves para criar elementos de um conjunto de potência e estruturas de casco. O compósito desenvolvido pode ser facilmente reciclado ou descartado, o que o torna mais ecológico do que seus análogos. O estudo foi publicado em Polymers .
A fibra de carbono é um material único que consiste quase inteiramente de átomos de carbono. Sua alta resistência mecânica com baixo peso, resistência a altas temperaturas e excelente resistência à corrosão garantiram sua ampla aplicação em indústrias de alta tecnologia como foguetes, aviação, construção e medicina. Os materiais compósitos reforçados com fibra de carbono são particularmente procurados na indústria aeronáutica. As peças e estruturas feitas delas reduzem o peso final da aeronave e, portanto, o consumo de combustível, reduzindo assim o custo de operação da aeronave e o impacto ambiental. No entanto, a maioria dos compósitos de fibra de carbono de hoje são baseados em resina epóxi e outros materiais insolúveis que não fundem e não são recicláveis.

Cientistas da Universidade MISIS criaram um novo material compósito baseado em polímeros termoplásticos de engenharia e fibra de carbono, que mantém efetivamente suas propriedades de desempenho em ambientes agressivos, como combustível de aviação, ao mesmo tempo em que é facilmente reciclável.

Como material de reforço, a fibra de carbono de fabricação russa foi usada. Pela primeira vez, o pó de polietersulfona foi usado para a produção da matriz em vez da resina epóxi convencional. É um polímero termoplástico amorfo com excelentes propriedades mecânicas e resistente a altas temperaturas, vapor e diversos produtos químicos. Também é importante que a polietersulfona seja reciclável, ao contrário do epóxi.

Os pesquisadores da MISIS University selecionaram as melhores condições para a obtenção de um material compósito e determinaram que o teor ideal de fibras de carbono para compósitos aerotransportados à base de polietersulfona é de 60 a 70% do peso total da estrutura.

A superfície da fibra de carbono foi ainda modificada por oxidação térmica, pelo que uma camada fina compreendendo um grande número de grupos funcionais contendo oxigênio foi formada na superfície dos filamentos de carbono. Facilita uma melhor adesão da fibra de carbono à matriz polimérica. Para impregnar o pré-molde de carbono, em vez da impregnação tradicional de alta pressão do polímero fundido, foi usada uma tecnologia de solução - o pó de polietersulfona foi primeiro dissolvido com um solvente orgânico à temperatura ambiente, após o qual a fibra de carbono modificada foi impregnada com o resultante solução. As amostras de teste foram então secas a 100°C por quatro horas, e a pré-forma foi então colocada em um molde onde as peças foram formadas sob pressão a 350°C por 30 minutos.

Como resultado, os pesquisadores conseguiram uma estrutura estável do compósito obtido e melhoraram significativamente suas propriedades mecânicas e resistência a altas temperaturas. Ao mesmo tempo, conforme observado pelos autores do estudo, a tecnologia de criação de compósitos proposta baseada em polietersulfona e fibras de carbono permite ajustar as propriedades do material final em função do grau de preenchimento da matriz polimérica com fibras.

“Falando sobre as possibilidades de aplicação dos materiais, precisamos olhar para o produto específico em que eles serão utilizados, pois isso afeta as condições de trabalho na estrutura, requisitos de resistência, deformações máximas admissíveis. o grau de enchimento (conteúdo de fibra) também varia. Mas, se falarmos, por exemplo, sobre materiais para construção de aeronaves, o teor ideal de fibras de carbono será mais provável na faixa de 60 a 70% do peso total de a estrutura", explica um co-autor do trabalho, pesquisador sênior do Centro Universitário MISIS para Materiais Compósitos, Ph.D. Andrey Stepashkin. + Explorar mais

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