Højstyrke pultruderede termoplastiske kompositter lavet af nyt råmateriale

Skoltech-forskere har forbedret pultrusion - en teknologi, der bruges til at producere fiberforstærkede polymerer med konstant tværsnit - profiler. Det er lette og stive kompositmaterialer lavet af plast og glas eller kulfiber. De ruster ikke, kan svejses, er velegnede til genbrug og kan en dag erstatte stål og aluminium inden for anlægsteknik, marinebyggeri og andre steder. Indtil videre bliver de for det meste produceret og undersøgt i videnskabelige laboratorier. Resultaterne af undersøgelsen, som omfattede elever fra Letovo kostskole for begavede børn, er rapporteret i Composites Communications .

Termoplastisk pultrudering går ud på at trække tape af glasfibre imprægneret med plast gennem en maskine, hvor plasten smelter og materialet antager den ønskede form.

I stedet for det konventionelt anvendte kildebånd brugte Skoltech-teamet fra Center for Materiale Technologies ledet af adjunkt Alexander Safonov, som leder Instituttets Laboratorium for Composite Materials and Structures, den slags råmateriale, der normalt anvendes i en anden fremstillingsteknik, hvilket resulterede i en overraskende stigning på 20 % til 27 % i styrken af ​​de pultruderede kompositter.

"I stedet for at bruge de mere konventionelle bånd, bestilte vi ark af lignende sammensætning fra Zhongji Company, Kina, og snittede dem i strimler, der var egnede til pultruderingsmaskinen," den første forfatter til undersøgelsen, Skoltech Ph.D. studerende Kirill Minchenkov, kommenterede. "Faktisk prøvede vi både båndene og pladerne med en lige stor andel af forstærkende fibre, og sidstnævnte gav kompositter, der udviste væsentligt bedre mekaniske egenskaber. De viste nemlig højere tryk-, træk- og bøjningsstyrker."

Det er første gang, disse såkaldte prækonsoliderede plader er blevet brugt i pultrudering til fremstilling af flade laminater.

Forskerne tilskriver deres kompositmaterialers bedre egenskaber til, at plader er tyndere end bånd, hvilket gør det muligt for dem at suge polymeren bedre ind. Dette resulterer i færre porer og andre defekter i kompositten, hvilket giver den overlegne egenskaber.

Da polymerkomponenten i kompositten fremstillet hos Skoltech er polypropylen, er materialet ikke kun let og stærkt, men det er også velegnet til svejsning og genanvendeligt. "Dette har at gøre med sondringen mellem termohærdende og termoplastiske laminater," forklarede Minchenkov. "I førstnævnte hærder polymerkomponenten en gang for alle, så man kan ikke genopvarme den for at svejse to dele sammen eller genbruge produktet. Polypropylen er det materiale, som meget af den fødevareemballage, man ser i en dagligvarebutik, er lavet af. Hvis man prøv at sætte ild til det, det bliver blødt, smelter og flyder, så du kan ændre formen på materialet og fjerne plastik fra fibre. Det svarer til, hvad der sker ved svejsning og genbrug."

Efterhånden som termoplastiske pultruderede flade laminater bliver bedre med hensyn til deres egenskaber og mere gennemførlige at fremstille, vil de i stigende grad være i stand til at konkurrere med industrielle metaller, såsom stål og aluminium, som materialer til civilt byggeri, skibsbygning og mere. + Udforsk yderligere

Ny metode til at producere kompositter med 'shape memory'