Через трения — к звездам

Ученые – о новых полимерах

Директор Института механики металлополимерных систем имени В.А. Белого НАН Андрей Григорьев обводит рукой интерьер кабинета:


— Мы уже давно живем в полимерном веке. В этой комнате сложно найти предмет, в котором отсутствуют полимерные материалы.

Усомнившись, стучу по крышке стола:

— Ну а вот, например.

— Покрытие — полимерный композиционный материал. Под ним плита ДСП: опилки пропитаны фенолфармальдегидной смолой — тоже полимером.

Потребность, а соответственно, и производство полимеров в мире растет с каждым годом, давно превысив объемы выпуска всех металлов. Только у нас годовой объем потребления составляет почти 50 кг на душу населения. И, похоже, это не предел.

Композиторы науки

Официальное решение о создании в Гомеле Института механики металлополимерных систем (ИММС) было принято в 1969 году. Хотя фактически его история началась еще раньше — благодаря человеку, имя которого сегодня носит учреждение. В середине 1950-х будущий академик Владимир Белый работал в Белорусском институте инженеров железнодорожного транспорта (ныне — БелГУТ). Тогда же из студентов-отличников он создал группу, которая первой в БССР начала исследования по физике, механике и трению полимерных материалов. В тот период материалы из полимеров завоевывали позиции в промышленности и в повседневной жизни.

Потребление полимеров растет во всем мире

Вначале казалось, что будет достаточно просто заменить металлические изделия полимерными, которые дешевле по себестоимости и легко перерабатываются. Впоследствии выяснилось — в чистом виде полимеры не так хороши. Кроме того, оказалось, что комплекс их лучших свойств наиболее полно раскрывается в сочетании с металлами. Так появилось понятие «металлополимерные системы», исследования которых сегодня продолжаются по двум направлениям. Первое — создание в композиции с другими веществами новых материалов. (Лирическая деталь: на профессиональном сленге специалистов этого профиля называют «композиторами»). Второе направление — исследование полезных свойств и качеств полимеров, механизмов их трения и изнашивания. Общая цель научного поиска — получать новые изделия и открывать новые области их применения. Работа ведется в тесном сотрудничестве с промышленными предприятиями, которые выступают главным заказчиком.

Параллельно с прикладными разработками ведутся фундаментальные исследования. Ведь одно не может существовать и развиваться без другого.

— Сейчас машины становятся все более легкими, производительными, энергонасыщенными, — заместитель директора института по инновационной и научно-технической деятельности Василий Савицкий описывает взаимосвязь. — Возникает потребность в новых материалах с определенными свойствами. Однако нельзя просто сесть и придумать их. Необходимо подбирать базовые компоненты, определять состав наполнителей и их оптимальную концентрацию.

Мир вам, полимеры!

Об исследованиях и разработках в институте могут рассказывать часами. Не из желания похвастать. Черта, присущая всем людям науки, — горячая увлеченность делом и умение зажечь интересом других. Благо всегда есть чем.

Взять хотя бы участие в программах Союзного государства по космической тематике. Одна из целей — эксперимент, в подготовке которого был задействован ряд научных учреждений с обеих сторон. Сотрудники ИММС участвовали в разработке трибометра — специального прибора для изучения процессов трения в условиях открытого космоса. Тех, при которых работают многие узлы современных космических аппаратов.

Трибометр — прибор, который создан для работы в открытом космосе

— В околоземном космическом пространстве температура меняется в пределах от -150 до +180 градусов, — продолжает профессор Григорьев. — Как известно, при нагревании материал расширяется, а при охлаждении — сжимается. При этом мы имеем дело с подвижными узлами. Взять тот же подшипник. При нагревании его может заклинить, а в момент охлаждения зазор становится больше, чем нужно. Как обеспечить работоспособность в таком широком диапазоне? Любой конструктор скажет, что это очень сложная задача.

Работы в лабораториях ИММС велись на протяжении восьми лет. Свою часть задачи специалисты выполнили — технологический образец трибометра передан российским коллегам в РКК «Энергия». Проведены испытания. Все работает.

Еще одна уникальная находка связана с фторопластом. Обывателю он известен как тефлон — тот, что используется в разрекламированных сковородках с непригорающим покрытием. Этим фторопласт и полюбился производителям посуды. Он не подвержен воздействию агрессивных веществ и не боится высоких температур. На первый взгляд — идеальный материал для подшипников. Если бы не низкие механические свойства. Со временем фторопласт меняет форму сам по себе. Обычно такая проблема решается элементарно: материал наполняют волокнами, которые выполняют связующую функцию, сохраняя структуру. Но не в этом случае. Поскольку с фторопластом волокна не сцепляются — идет отторжение.

И все же выход найден. Специальным плазмохимическим способом ученые покрыли углеволокно веществом, которое, напротив, имеет хорошее сцепление. Смешав все вместе — фторопласт и углеволокно, получили новый композит «Флувис» — востребованный материал, серийное производство которого налажено на Гродненском механическом заводе.

Кроме того, в ходе экспериментов был обнаружен эффект аномально быстрого испарения фторопласта под воздействием лазера. При этом образуется уникальный материал. По своему составу он напоминает вату, но обладает рядом интереснейших свойств. Напомним, сам по себе фторопласт практически невозможно расплавить или растворить. Поэтому «вата» стала отличным фильтром, через который можно пропускать даже кислоту. В общем, работы ученым хватит на десятилетия вперед.

proleskovskiy77@mail.ru

Версия для печати
Заполните форму или Авторизуйтесь
 
*
 
 
 
*
 
Написать сообщение …Загрузить файлы?

Новости
Все новости