• 13.12.2019
• Татьяна Крикункова

Новые материалы: всё о свойствах и преимуществах

13-го декабря на базе Центра образования № 20 Тулы прошло очередное занятие Городского физико-математического общества.

В этот раз учащиеся 10-11 классов встретились с выпускницей данного учебного заведения, доктором технических наук, профессором, заведующей кафедрой «Физика металлов и материаловедение» Политехнического института Тульского государственного университета Галиной Викторовной Марковой. Она прочитала ребятам лекцию «Новые материалы в технике».

— Вся история человечества связана с развитием материалов. По сути, они составляют основу нашей жизни, — такими словами начала свой рассказ преподаватель. — В любую эпоху человек успешно овладевал материалами, а в современном мире к ним предъявляются повышенные требования…  

Конструкционные материалы, по словам профессора Марковой, должны обладать конструкционной прочностью, под которой понимается комплекс механических свойств, обеспечивающих их надёжную и длительную работу.

Прочность — это способность выдерживать заданные нагрузки, а жёсткость — способность к сопротивлению. Ну а надёжность материалов — это их способность противостоять хрупкому разрушению.

У надёжности два критерия — пластичность (способность выдержать деформацию) и вязкость (сопротивление разрушению).

— Именно неспособность материалов противостоять хрупкому разрушению стала причиной гибели британского трансатлантического парохода «Титаник», — пояснила Галина Викторовна. — Хрупко разрушились заклёпки обшивки корабля.

Конструкционные материалы применяются в авиастроении, машиностроении, транспорте, энергетике и строительстве.

Альтернативой конструкционным выступают композиционные материалы. Принцип композиции заимствован у самой природы. Примерами этого могут послужить кость и древесина (бамбук). Интуитивно принцип композиции был найден при производстве булатных мечей.

Композиционные материалы обладают такими свойствами как прочность, жёсткость и способность выдерживать высокие динамические нагрузки. Элементами композиционных материалов являются матрица и наполнитель.

Композиты подразделяются на дисперсно-упрочнённые и волокнистые.

Профессор Маркова подробно остановилась на материалах с высокой демпфирующей способностью.

— Демпфирование — это процесс поглощения механических колебаний, — сообщила она ребятам. — Материалы с высокой демпфирующей способностью находят своё применение в производстве подводных лодок. Это очень важно, ведь подводные лодки как раз и обнаруживаются акустическими методами.

Рассказала Галина Викторовна старшеклассникам и об интеллектуальных сплавах с памятью формы. Используются они в медицине, в частности, в сосудистой хирургии для удаления тромбов, а также в технике. Сплавы с памятью формы присутствуют в конструкции адаптивного неразрезного крыла самолёта и трансформируемой фермы Международной космической станции «Мир».

— Существуют ещё углеродные наноматериалы, — продолжила лектор. — Основными их преимуществами являются высочайшая прочность, способность взаимодействовать с живыми системами, пластичность, повышенная электропроводность и теплопроводность, высокая реакционная способность с окружающей средой и уникальные оптические свойства.

Аспирант Андрей Галкин продемонстрировал школьникам изделия студентов кафедры «Физика металлов и материаловедение».

— Сегодняшнее занятие мне очень понравилось! Всё было очень интересно! — поделился после лекции ученик 11 «В» технологического класса Сергей Будин. — Я уже четвёртый год подряд посещаю лекции Городского физико-математического общества. У меня склонность к точным наукам, поэтому темы, которые нам раскрывают преподаватели ТулГУ, мне очень близки. Я и поступать собираюсь в Тульский государственный университет на техническую специальность. Хочу стать инженером.