Новый сенсор ускорит производство композитных деталей самолётов и лопастей ветряков

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Учёные из Сколтеха при поддержке Программы трансляционных исследований и инноваций Сколтеха разработали и запатентовали метод мониторинга процесса изготовления изделий из термореактивных полимеров. Из этих материалов сделана значительная часть деталей самолётов, кораблей, лопасти ветряков и многие составляющие автомобилей и спортивного снаряжения высокого класса. Они подолгу — порой в течение нескольких дней — запекаются в огромных печах, и новый метод мониторинга позволяет отследить момент, когда этот энергозатратный процесс можно завершать. Тем самым экономятся электроэнергия и время, а освободившуюся раньше печь можно задействовать в других задачах. Изобретение зарегистрировано Роспатентом.

Изделия из термореактивных полимеров запекаются в крупных печах или автоклавах, особенно если речь идёт, например, о массивных авиадеталях. Такие аппараты дорого стоят, и их эксплуатация сопряжена со значительными расходами, в том числе на электроэнергию: высокая температура поддерживается в большом объёме на протяжении долгого времени. Соответственно, производителю выгодно прекратить запекание, как только полимеризация будет завершена.

Но как понять, что полимер спёкся? Нагрев изделия осуществляется за счёт конвекционных потоков воздуха, поведение которых зависит от формы изделия и трудно поддаётся прогнозированию. Полимеризация может идти с разной скоростью в разных точках запекаемой детали. В итоге у производителя остаётся два малоприятных варианта, как действовать.

С одной стороны, можно «перебдеть» и выключить печь лишь тогда, когда уже нет сомнений, что материал полимеризован по всему объёму изделия. Очевидные минусы — перерасход электроэнергии и времени.

С другой стороны, можно использовать тот или иной метод мониторинга степени полимеризации, чтобы не пропустить момент, когда изделие готово. Взятие образцов на анализ — трудозатратный процесс, который к тому же вредит изделию и требует временного выключения печи, которую затем придётся разогревать заново. Если встроить в изделие оптоволоконные датчики, это может повлечь возникновение концентраций напряжений, и пострадают механические свойства армированного полимера. К тому же, потребуется весьма дорогостоящее оборудование. Последний недостаток в целом характерен и для акустического зондирования, и для других применяющихся сейчас подходов.

Исследователи называют своё изобретение встраиваемым наносенсором, но форма реализации зависит от необходимой точности и бюджета. Наиболее совершенный вариант — это сложная наноструктура, которая изготавливается осаждением из газовой фазы и встраивается в запекаемую деталь. В зависимости от запроса производителя и особенностей изделия может использоваться один такой сенсор или сразу много. Самый простой вариант — это одно из множества веществ, проводящих электрический ток, которые могут служить добавками к полимеру: оксиды металлов, углеродные нанотрубки, графен и многие другие. Такое вещество не обязательно должно иметь наноструктурированную или наноразмерную форму — например, исследователи провели успешный эксперимент с электролитическим медным порошком.

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Почему ученые не смогут воскресить древних животных: кого на самом деле вывели в Colossal под видом ужасного волка

В 2025 году американская биотехнологическая компания Colossal Biosciences объявила о том, что ей удалось возродить ужасного волка (Aenocyon dirus). Этот крупный хищник обитал на территории Северной...

Как вырастить лес в каменной пустыне: 180-летний эксперимент на острове Вознесения и его последствия

В 1836 году молодой английский ученый Чарльз Дарвин во время кругосветного плавания высадился на острове Вознесения в южной части Атлантического океана. Перед ним лежал участок суши площадью 88 км²...

Почему в одной комнате одни кутаются в теплые вещи, а другим жарко: ученые нашли причину в рецепторах кожи

В повседневной жизни легко заметить, что мужчины и женщины по-разному оценивают температуру в одном и том же помещении. Статистические опросы и замеры в офисах показывают устойчивую разницу в...

✦ ИИ  Разбор городского дизайна Рыбинска: как стилизованные вывески меняют улицу

У Рыбинска есть редкая для городского путеводителя особенность: знакомство с ним можно начать с букв. На Крестовой улице взгляд цепляется за вывески, затем переходит к фасадам, а потом —...

Лысый ибис: почему редкую птицу пришлось учить дороге на юг с помощью летательного аппарата

Над полями летит небольшой аппарат с мотором. Рядом держится стая тёмных птиц с длинными изогнутыми клювами. Они не преследуют машину и не случайно оказались поблизости: в ней сидит человек,...

Зебровые мидии попали в Великие озёра с балластной водой — вода стала прозрачнее, а трубы начали зарастать раковинами

В конце 1980-х на дне озера Сент-Клэр между озёрами Гурон и Эри обнаружили небольшого моллюска с полосатой раковиной. Зебровая мидия Dreissena polymorpha была хорошо известна в Европе, но в...