• 08.12.2021
• Татьяна Крикункова

Композиты — материал XXI века

Восьмого декабря очередное занятие физматшколы в рамках программы сотрудничества Тульского государственного университета с городским физико-математическим обществом состоялось в Центре образования № 20.

В гости к учащимся 10-11 физико-математических классов пришли доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Физика металлов и материаловедение» Политехнического института Галина Викторовна Маркова и аспирант второго курса этой же кафедры Иван Алимов.

Преподаватель ТулГУ прочитала ребятам лекцию «Композиционные материалы — основа техники XXI века».

Свой увлекательный рассказ она начала с утверждения, что развитие цивилизации — это не только смена формаций. Оказывается, эволюция базируется и на развитии материалов. Сначала был каменный век, потом бронзовый, затем железный. Первые опыты выплавки стали провели в Индии. Фактически с XV до середины XX века человечество пребывало в железном веке, поскольку основным металлом для производства выступала именно сталь. А у неё, как известно, широкие возможности управляемости.

Но жизнь не стоит на месте. Возникла необходимость в материалах, обладающих конструкционной прочностью. Под ней подразумевается комплекс механических свойств, обеспечивающих надёжную и длительную работу материала в заданных условиях эксплуатации. Речь идёт о прочности, жёсткости, надёжности и долговечности.

Конструкционные материалы подразделяются на однородные и неоднородные. К последним как раз и относятся композиционные материалы, обладающие более высоким уровнем характеристик.

— XXI век — это время композиционных материалов, — подчеркнула Галина Викторовна Маркова. — Они отличаются коррозионной стойкостью, износостойкостью, электропроводностью.

При этом преподаватель отметила, что первые композиционные материалы были созданы всё-таки не человеком, а самой природой. К типичным композитам относятся кость и древесина. А вот 500 лет тому назад люди и сами интуитивно создали свой композиционный материал. Тот самый булат, представляющий собою композицию малоуглеродистой и высокоуглеродистой стали. Первая обеспечивала пластичность, а вторая — прочность изделия.

Искусственные композитные материалы включают в себя матрицу (основной связующий компонент) и наполнитель (армирующий элемент). Сочетанием их свойств и получаются различные композиции.

Преимуществом композиционных материалов является то, что создание самого материала и требуемого изделия происходит одновременно. К тому же уровень свойств композиционных материалов можно рассчитать заранее.

Существует три вида композиционных материалов: дисперсно-упрочнённые, волокнистые и слоистые.  

Надёжность композиционных материалов в несколько раз выше надёжности монолитных материалов, а потому композиты успешно используются в военно-промышленном комплексе, самолётостроении, медицине, при производстве космической техники.

Важным функциональными элементами композитов являются так называемые умные материалы, способные вспоминать свою форму, то есть возвращаться к ней. Примером такого умного материала может послужить нитиноловая проволока.

Галина Викторовна рассказала ребятам, что ТулГУ участвует в реализации проекта «Научно-технологический центр «Композитная долина», и пригласила их поступать в вуз, чтобы в дальнейшем стать специалистами, работающими в данном перспективном направлении.

 — Мне и первое занятие физматшколы, на которое к нам приходили представители Института высокоточных систем им. В.П. Грязева, понравилось, и это. Преподаватель ТулГУ очень интересно рассказывала! К тому же у меня и химия хорошо идёт, так что информация полезная, — поделился ученик 10 «Б» класса Тимофей Машков. — Считаю, что такие лекции нам очень нужны. У меня есть старший двоюродный брат. Когда он учился в школе, к ним и из ТулГУ, и из КБП приходили. Это помогло ему определиться с будущей профессией. Брат окончил ИВТС им. В.П. Грязева и теперь работает в КБП. И я хочу стать инженером, буду поступать в ТулГУ. Так что, думаю, эти занятия мне тоже пригодятся.