Ученые из Сколтеха исследовали перспективный вид композитных материалов на предмет наличия у них эффекта памяти формы, то есть способности после деформации возвращать свою исходную форму за счет нагрева или иного воздействия. В работе рассмотрены армированные стекловолокном плоские ламинаты на эпоксидной основе, изготовленные методом пултрузии. Последний имеет большой потенциал в контексте производства композитов с эффектом памяти формы для электроники, биомедицинских и других приложений, но прежде не изучался применительно к таким материалам.

Результаты исследования опубликованы! в журнале Composites Part A: Applied Science and Manufacturing.

Полимеры с памятью формы — класс материалов, деформацию которых можно обратить при помощи подходящего внешнего воздействия. Для этого их подвергают нагреву, излучению, электромагнитному полю, а также изменяют влажность или кислотность среды. Они широко применяются в аэрокосмической отрасли, автомобилестроении, медицине, 4D-печати, электронике, температурных датчиках.

Полимеры с памятью формы часто сочетают с углеродным, базальтовым или стекловолокном для получения композитных материалов с более совершенными свойствами. Такие композиты можно производить разными способами, большинство из которых хорошо изучены. Однако до сих пор не был исследован эффект памяти формы композитов, изготовленных пултрузией — самой эффективной технологией производства композитов как таковых. В числе достоинств метода — его универсальность, быстрота и малое количество отходов. С его помощью можно получить новые типы структурных компонентов с уникальным сочетанием механических характеристик и геометрии, недоступных другим методам.

«В этой работе мы изучили проявление эффекта памяти формы и механические характеристики произведенных методом пултрузии плоских ламинатов на эпоксидной основе, армированных однонаправленным стекловолокном. В ходе анализа рассмотрена кинетика отверждения смолы, а также термомеханические и теплофизические свойства отвержденной смолы», — прокомментировал исследование его руководитель Александр Сафонов из Центра по проектированию, производственным технологиям и материалам Сколтеха.

«Результаты исследования будут полезны для численного моделирования и оптимизации процесса пултрузии. Кроме того, работа показывает, что произведенные пултрузией композиты на базе полимеров с эффектом памяти формы весьма перспективны с точки зрения структурных приложений», — добавил ученый.

Испытание образцов отвержденной смолы и пултрудированных композитов: (a) деформированный образец отвержденной смолы, (b) отвержденные образцы смолы после фиксации формы, © отвержденные образцы смолы после восстановления формы, (d) деформированный образец пултрудированного композита, (e) геометрия пултрудированного образца после деформации и деформирующее приспособление, (f) образец полтрудированного композита после восстановления формы. Источник: Роман Коротков и др./Composites Part A: Applied Science and Manufacturing