Ученые придумали, как усилить свойства композитов

Материаловеды из политехнического института Ренсселера обнаружили, что колебательные нагрузки на определенных частотах приводят к многократному росту прочности композитных материалов, усиленных молекулярным слоем наноклея.

В издании Nature Communications они сообщили о неожиданном открытии влияния частоты нагрузки на энергию разрыва многослойного композита с использованием наноклея.

Созданные в нанометровом масштабе композиты интересны в разных областях применения, включая энергетику, электронику и биомедицину.

Эффективность и надежность таких композитов часто обеспечивается герметичностью интерфейсов между неоднородными материалами под воздействием колебаний, вызванных тепловыми, электрическими и механическими стимулами.

— Выявление, понимание и управление наноразмерными явлениями на интерфейсах во время динамических стимулов — это ключ к разработке новых материалов с новыми реакциями, заявил профессор Ганпати Раманат. — Наша работа доказала, что введение наноклея между слоями композита приводит к росту прочности при определенных частотах.

Выяснилось, что энергия, требуемая для разрушения такого композита, оказалась втрое выше, той, что была нужна до введения наноклея, и превысила энергию разрушения при статической нагрузке. Это стало сюрпризом, ведь обычно энергия разрушения при циклической нагрузке ниже статической.

Ученые отмечают, что добились показателей в композите с металлическими и керамическими слоями.

Результаты также показывают, что хотя нанослой действительно необходим для повышения прочности, частотный диапазон и степень прочности определяются прежде всего механическими свойствами полимера в составе композита.

В частности, наноклей облегчает передачу нагрузки через металлокерамический интерфейс и рассеивает энергию в полимере через пластическую деформацию, что приводит к росту требуемой энергии разрушения.

— Мы открыли совершенно новый набор возможностей для создания композитов с новейшими реакциями с использованием разных сочетаний полимеров и нанослоев. Возможно, мы сможем создать совершенно новый класс умных композитов, которые на определенных частотах смогут либо стать прочнее, либо самоуничтожиться, заявил Раманат.

10.12.2018