Ученые Сибири достигли значительного прорыва в области материаловедения. Специалисты Омского государственного технического университета (ОмГТУ) разработали инновационную технологию, которая позволяет втрое увеличить срок службы деталей из полимерных композитов, широко применяемых, в частности, в нефтегазовой отрасли.
Полимерные композиты – это многокомпонентные материалы на основе различных видов пластмасс. Они используются для изготовления критически важных элементов, таких как поршневые кольца и уплотнения для трубопроводов, помогая предотвращать утечки, а также других деталей, работающих под высоким давлением.
Однако, как отмечают исследователи ОмГТУ, в суровых условиях высоких нагрузок и агрессивных сред эти полимерные элементы подвержены быстрому износу. В ответ на эту проблему ученые создали новую технологию увеличения срока службы таких деталей. Ее суть заключается в комбинированном физическом воздействии – использовании ультразвуковых колебаний и низкочастотной вибрации – в процессе прессования материала.
Традиционно производство полимерных композитов включает механическое смешивание наполнителя с полимерной матрицей, прессование и последующее спекание. Недостаток этого метода в том, что упрочняющие частицы распределяются неравномерно, что ограничивает способность материала противостоять трению и износу. Подход, предложенный учеными ОмГТУ, обеспечивает более плотную структуру композитной смеси и равномерное распределение упрочняющих частиц.
Наш метод за счет сочетания вибрации и ультразвуковых колебаний способствует равномерному распределению армирующих частиц, которые связываются с полимерной матрицей при спекании. В результате на поверхности в процессе эксплуатации детали образуются микровыступы, замедляющие износ материала.
Так объяснил принцип действия доцент кафедры “Материаловедение и технологии материалов” ОмГТУ Виталий Путинцев.
Результаты проведенных исследований подтвердили эффективность новой технологии: износостойкость композитов, изготовленных с ее применением, увеличивается в три раза по сравнению с традиционными методами.
Уникальность разработки подчеркивается использованием специального генератора, созданного в ОмГТУ совместно с индустриальным партнером. Сама технология прессования, запатентованная в 2019 году, по заявлениям ученых, не имеет аналогов на территории России.
Следующий этап работы ученых – рациональное проектирование полимерных композиционных материалов для оптимизации выбора состава и технологических параметров при их производстве.
