Войти

Светлана Хаширова: мы создали полимеры для 3D-печати беспилотников

2763
3
+11
Светлана Хаширова
Руководитель лаборатории прогрессивных полимеров, созданной Фондом перспективных исследований и Минобрнауки в Кабардино-Балкарском государственном университете имени Х. М. Бербекова, доктор химических наук Светлана Хаширова (слева).
Источник изображения: ФПИ

Российские ученые создали полимеры для трехмерной печати сверхпрочных узлов роботов, беспилотников, экзоскелетов, протезов и даже космических скафандров. О том, как создавались новые виды пластика, способные в будущем заменить металл в самолето- и ракетостроении, рассказала в интервью РИА Новости руководитель лаборатории прогрессивных полимеров, созданной Фондом перспективных исследований и Минобрнауки в Кабардино-Балкарском государственном университете имени Х. М. Бербекова, доктор химических наук Светлана Хаширова.

- Расскажите, пожалуйста, о том, что такое суперконструкционные полимеры, в чем их уникальность?

- Все синтетические полимеры, которые сегодня производятся, делятся на реактопласты и термопласты. Основное отличие первых от вторых заключается в том, что из реактопластов можно получить изделие только один раз, термопласты же можно многократно перерабатывать. Так вот, если все известные сегодня термопласты расположить в виде пирамиды, то на ее верхушке будут так называемые суперконструкционные полимеры. Они обладают высокими эксплуатационными свойствами: выдерживают температуру до 500 градусов по Цельсию и выше, морозостойки, их можно применять в Арктике, устойчивы к радиации, можно использовать в космосе, а также обладают высокой прочностью. По многим характеристикам такие полимеры превосходят металлы, при этом их вес на 50-70% меньше.

- Когда лаборатория начала работу над проектом по созданию полимеров нового поколения и какие результаты достигнуты к настоящему времени?

- В 2014 году Фонд перспективных исследований поставил перед нами сложную задачу: нужно было создать полностью отечественные суперконструкционные полимеры для трехмерной печати и технологию их производства. Ввиду важности решаемой задачи к созданию лаборатории подключилось министерство образования и науки России, которое профинансировало приобретение необходимого современного оборудования для реализации проекта.

Нужно отметить, что суперконструкционные полимерные материалы, специально разработанные для 3D-печати, отличаются от материалов, созданных для традиционных способов переработки. И, к сожалению, сегодня в России практически нет соответствующего научно-технического задела в этой области.

Преимущество же нашего подхода состоит именно в том, что мы сразу разрабатывали полимеры с учетом технологических особенностей 3D-печати, а не адаптировали существующие материалы, что позволило добиться характеристик напечатанных образцов на уровне литьевых. При этом созданные материалы могут прекрасно применяться и в традиционных технологиях переработки. Кстати, полимерные материалы, ориентированные на традиционные способы производства, такие как литье, далеко не всегда подойдут для 3D-печати.

Несмотря на всю сложность и объемность поставленной задачи, коллектив лаборатории с ней справился. Нам удалось очень глубоко погрузиться в вопросы полимерного материаловедения именно для 3D-печати, причем в такой сложной области, как высокопрочные высокотемпературные полимеры, и сегодня можно с уверенностью говорить о том, что удалось совершить прорыв и разработать собственный высокотехнологичный процесс получения новых полимеров, которые по большинству своих характеристик превосходят зарубежные аналоги.

Разработанная технология обладает рядом ключевых достоинств: сокращение стадий производства, высокий выход годного продукта, исключительно высокая чистота полимера и малооперационность. Это позволит значительно снизить затраты на производство, сделав новые материалы доступными для широкого внедрения.

- В каких областях могут применяться материалы, созданные в возглавляемой вами лаборатории?

- Важно отметить, что созданные материалы можно использовать как для изготовления деталей литьем, так и для 3D-печати. Это значительно расширяет область их применения.

Печать деталей из суперконструкционных полимеров, в первую очередь, незаменима там, где требуется облегчить конструкцию, снизить общее количество узлов и соединений за счет более сложных форм, которые традиционными способами изготовить или невозможно, или очень трудоемко.

Такие материалы химически, тепло- огне- и морозостойкие. Могут эксплуатироваться в экстремальных условиях, например, сохранять прочностные характеристики при очень низких температурах, что делает возможным их использование при создании техники для работы в условиях Арктики. Они могут применяться и в условиях высоких температур и радиационного воздействия. Поэтому сфера применения новых материалов достаточно широка - это авиационная и космическая промышленность, машиностроение, нефтегазовая отрасль и многое другое.

Высокая гидролитическая устойчивость и биологическая инертность делают возможным их применение в медицине. С использованием 3D-печати из наших материалов можно изготовить протезы, созданные с учетом особенностей конкретного человека. Их также можно применять для 3D-печати беспилотных летательных аппаратов, экзоскелетов, узлов машин и механизмов, сложных деталей робототехнических устройств или элементов космического скафандра.

Доля применения конструкционных полимеров в этих отраслях в России сейчас гораздо ниже, чем у зарубежных производителей аналогичной продукции. Мировой опыт замены металлов показывает необходимость применения суперконструкционных полимеров для увеличения эффективности производства, повышения качества изделий и сокращения затрат. И уже сейчас есть заинтересованность со стороны ряда российских компаний во внедрении разработанных материалов и технологий.

- В рамках проекта разрабатывается не только технология получения суперконструкционных полимеров, но и создается оборудование для 3D-печати. Почему не устраивает существующее оборудование, ведь предложений по продаже 3D-принтеров различного назначения можно встретить достаточно много?

- В связи с тем, что разработанные полимеры являются высокотермостойкими, для работы с ними необходимо профессиональное оборудование, которое могло бы обеспечить требуемые тепловые режимы, необходимую точность нанесения полимерного порошка и много других параметров. К сожалению, российские 3D-принтеры подобного уровня отсутствуют, а все принтеры зарубежного производства ориентированы на использование собственных материалов и ограничивают пользователя в изменении параметров и возможности экспериментировать с технологическими режимами 3D-печати.

В связи с этим в рамках проекта мы совместно с соисполнителями разрабатываем первый российский 3D-принтер для послойного лазерного сплавления суперконструкционных полимеров, позволяющий значительно расширить возможности управления процессом 3D-печати и печатать изделия из порошков суперконструкционных полимеров и материалов на их основе. Отмечу, что наша лаборатория разработала не только сами полимеры, но и композиционные материалы на базе этих полимеров.

Печать композитами - это отдельная сложная тема: нужно подбирать специальные наполнители, управлять скоростью кристаллизации полимеров, от которой сильно зависит поведение материала во время печати и формирования изделия, регулировать текучесть, чтобы снизить пористость изделия и так далее. Однако результат стоит затраченных усилий, так как за счет применения композиционных материалов можно значительно повысить характеристики готовых изделий.

- Как формировался коллектив вашей лаборатории, какие специалисты вошли в команду?

- С 60-х годов прошлого века у нас функционирует одна из сильнейших отечественных школ материаловедения - полимерная школа профессора Абдулаха Касбулатовича Микитаева, который, к огромному сожалению, на прошлой неделе ушел из жизни. Все сотрудники нашей лаборатории являются выпускниками химического факультета Кабардино-Балкарского государственного университета имени Х. М. Бербекова, большинство из них имеют ученую степень - при том, что средний возраст сотрудников лаборатории составляет 28 лет.

- Расскажите, пожалуйста, о самых интересных вызовах в работе над проектом.

- Суперконструкционные полимеры во всем мире производятся в малых количествах. Во многом это связано с их высокой стоимостью, обусловленной сложной технологией получения. Рецептуры и технологии производства подобных полимеров везде являются предметом коммерческой тайны.

Перед нами стояла задача не только разработать собственный высокотехнологичный процесс получения новых суперконструкционных полимеров для 3D-печати, но и создать рецептуры материалов, обладающих одновременно высокой жесткостью и пластичностью. Зачастую повышение жесткости материала сопровождается снижением пластичности, и достичь сочетания в одном материале этих трудно совместимых свойств задача достаточно сложная. Однако поставленную задачу нужно было решать, и в итоге мы смогли получить материалы, которые одновременно обладают повышенной прочностью, жесткостью с сохранением пластичности.

Работа над проектом позволила нашему коллективу получить новые компетенции: решая крайне сложные задачи, мы постоянно раздвигали границы того, что казалось нам возможным, поэтому сейчас можем с уверенностью заявить, что готовы решать задачи любой сложности в области полимерного материаловедения.

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
3 комментария
№1
02.05.2017 08:48
А что-то по существу вопроса можно?
+1
Сообщить
№2
02.05.2017 09:30
Цитата, q
А что-то по существу вопроса можно?
Нет.
+1
Сообщить
№3
02.05.2017 10:40
Цитата, MaoDz сообщ. №2
Нет.
Вот и я так думаю. Потому что "нет". В лучшем случае версия полиэфиркетона. Так такая технология уже давно серийная. Было бы что новое, так бы и сказал - синтезировали порошковый материал на основе... Или научились спекать фторопласты.Надо еще поинтересоваться какой у них там лазерное оборудование. Что-то не слышал я про их 3д-принтер. Китайская версия EOS вероятно.
+1
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 02.07 18:09
  • 0
Ответ на "У Советского Союза был безумный план потопить американские авианосцы (The National Interest, США)"
  • 02.07 15:58
  • 9537
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 02.07 12:51
  • 456
Израиль усиливает меры безопасности в связи с опасениями ударов со стороны Ирана
  • 02.07 12:27
  • 1095
Израиль "готовился не к той войне" — и оказался уязвим перед ХАМАС
  • 02.07 10:10
  • 2
«Возможен заказ на сотни машин»: на Украине проходят испытания словацкого противодронового бронеавтомобиля Wolf 25 AD
  • 02.07 09:25
  • 1
Европа совершает крупную ошибку (The New York Times, США)
  • 02.07 09:11
  • 1
"Пятипроцентная" клятва НАТО: пиррова победа зависимой Европы? (19FortyFive, США)
  • 02.07 09:00
  • 1
Что впереди - Т-90М(n), Т-14, или Т-100?
  • 02.07 08:51
  • 1
Дроны ВСУ атаковали оборонное предприятие в Ижевске примерно в 1300 км от Украины
  • 02.07 02:48
  • 1
Ответ на "Первая партия "Абрамсов" для Украины полностью уничтожена: следующая уже в Польше и ожидает доставки на фронт (Military Watch Magazine, США)"
  • 02.07 00:37
  • 0
Ответ на "Разнородные силы ТОФ нанесли ракетный удар по морской цели"
  • 01.07 23:06
  • 0
Ответ на "«Не соответствуют современным требованиям»: На Западе признали низкую эффективность ЗРК Patriot против российских ракет"
  • 01.07 22:42
  • 0
Ответ на "Финская наводка: самолеты НАТО отработали прорыв системы ПВО России"
  • 01.07 09:42
  • 78
Россия использует пропаганду как средство войны против Запада - британский генерал
  • 01.07 08:31
  • 1
Ответ на "Всемирное Смутное время: хочет ли в действительности Европа воевать - Мнения ТАСС"