Современные авиационно-космические технологии требуют материалов, сочетающих прочность, легкость и устойчивость к повреждениям. Углепластики отвечают этим критериям, однако их проектирование осложняется многослойной структурой, где углеродные волокна соединяются с полимерной матрицей. В отличие от металлов, процессы разрушения в композитах сложнее предсказать, что стимулирует поиск новых исследовательских методик.
Инновационный подход к микроанализу
Ученые НИТУ МИСИС, Сколтеха и МАИ разработали метод, позволяющий изучать деформацию углепластика в реальном времени. Вместо крупных образцов они используют миниатюрные пластины толщиной 0,5 мм, которые подвергаются механическим нагрузкам под электронным микроскопом. Это дает возможность наблюдать зарождение микродефектов на этапе их формирования.
Цифровые технологии в изучении материалов
«Мы объединили микроуровневое исследование с компьютерным моделированием, исключив необходимость масштабных испытаний, — объясняет Евгений Статник из лаборатории «ЛУЧ» НИТУ МИСИС. — Метод in situ фиксирует динамику напряжения, взаимодействие волокон с матрицей и появление трещин при растяжении». Данные регистрируются цифровыми камерами, а специальные алгоритмы анализируют видео, выявляя критические изменения структуры.
Перспективы для промышленности и техники
Внедрение технологии открывает новые горизонты для авиации, транспортной отрасли и космонавтики. Прогнозирование дефектов на ранних стадиях сократит затраты на производство и повысит надежность изделий из углепластика. «Наши разработки ускорят создание эффективных композитных решений для строительства, спорта и высокоточной техники», — подчеркнул Статник. Исследование поддержано Минобрнауки России.
