Skoltech-forskare har förbättrat pultrusion - en teknik som används för att producera fiberförstärkta polymerer med konstant tvärsnittsprofiler. Dessa är lätta och styva kompositmaterial gjorda av plast och glas- eller kolfibrer. De rostar inte, kan svetsas, är lämpliga för återvinning och kan en dag ersätta stål och aluminium inom anläggningsarbeten, marina konstruktioner och på andra ställen. För närvarande produceras och undersöks de mestadels i vetenskapliga laboratorier. Resultaten av studien, som visade elever från Letovo internatskola för begåvade barn, rapporteras i Composites Communications .

Termoplastisk pultrudering innebär att man drar tejper av glasfiber impregnerade med plast genom en maskin där plasten smälter och materialet antar önskad form.

Istället för det konventionellt använda källbandet använde Skoltech-teamet från Center for Materials Technologies under ledning av biträdande professor Alexander Safonov, som leder institutets laboratorium för kompositmaterial och strukturer, den typ av råmaterial som vanligtvis används i en annan tillverkningsteknik, vilket resulterade i en överraskande ökning på 20 % till 27 % i hållfastheten hos de pultruderade kompositerna.

"Istället för att använda de mer konventionella tejparna, beställde vi ark med liknande sammansättning från Zhongji Company, Kina, och skivade dem i remsor lämpliga för pultruderingsmaskinen," den första författaren till studien, Skoltech Ph.D. student Kirill Minchenkov, kommenterade. "Vi provade faktiskt både tejparna och arken med lika stor andel armeringsfibrer, och de senare gav kompositer som uppvisade betydligt bättre mekaniska egenskaper. De visade nämligen högre tryck-, drag- och böjhållfastheter."

Detta är första gången dessa så kallade förkonsoliderade ark har använts i pultrudering för att producera platta laminat.

Forskarna tillskriver de bättre egenskaperna hos deras kompositer till det faktum att ark är tunnare än tejper, vilket gör att de kan suga in polymeren bättre. Detta resulterar i färre porer och andra defekter i kompositen, vilket ger den överlägsna egenskaper.

Eftersom polymerkomponenten i kompositen som tillverkas på Skoltech är polypropen är materialet inte bara lätt och starkt utan det är även lämpligt för svetsning och återvinningsbart. "Detta har att göra med skillnaden mellan härdplast och termoplastlaminat," förklarade Minchenkov. "I den förstnämnda härdar polymerkomponenten en gång för alla, så du kan inte värma ihop den för att svetsa ihop två delar eller återvinna produkten. Polypropen är det material som mycket av livsmedelsförpackningarna du ser i en livsmedelsbutik är gjorda av. Om du försök sätta eld på det, det mjuknar, smälter och flyter så att du kan ändra formen på materialet och ta bort plast från fibrer. Detta liknar vad som händer vid svetsning och återvinning."

I takt med att termoplastiska pultruderade platta laminat blir bättre när det gäller sina egenskaper och mer genomförbara att tillverka, kommer de i allt högre grad att kunna konkurrera med industriella metaller, såsom stål och aluminium, som material för civil konstruktion, skeppsbyggnad med mera. + Utforska vidare

Ny metod för att producera kompositer med 'formminne'