Презентация проекта УУКМ

Создание новых углерод-углеродных
композиционных материалов с
применением углеродных нанотрубок.
Номинация –
«Инновационные композитные материалы в космических технологиях и
телекоммуникациях»
Автор проекта - Бервено Александр
Образование: высшее, химик, ХФ КемГУ
Институт химии твёрдого тела и механохимии СО РАН
Институт углехимии и химического материаловедения СО РАН
ООО «Сорбенты Кузбасса»
Телефон: 89234889619
www.sorbkuz.ru, [email protected]
Инновация
В результате проекта планируется разработать высокопрочные и
дешёвые углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ)
состоящие из изотропного пека, армированного углеродными
нанотрубками (УНТ), а также методика введения и технология
организации (ориентации) УНТ в пеках.
В лабораторных условиях в лаборатории ИУХМ СО РАН получены
УУКМ, которые обладают повышенной прочностью - в 2 раза выше,
чем без введения в матрицу (связующее) композитов УНТ.
В качестве термопластичного связующего для получения УУКМ
используется высокотемпературный пек с предварительно
ориентированными УНТ. Армирование позволяет упрочнить
композиты, увеличить термическую и электрическую стабильность
УУКМ. Достигнуто увеличение на 50-200% механических
характеристик полученных композитов (при введении окисленных в
плазме МУНТ и нановолокон).
Области применения
Объем рынка УВ:
Мировой – 2,5 млрд. $;
Российский – 25 млн. $.
Ведущие мировые
производители - Toray (JP),
Toho Tenax (JP), Zoltek (USA),
Mitsubishi Rayon (JP)
Российский рынок УВ(млн.
$).
Отечественные потребители:
ГК «Ростехнологии»,ГК «Росатом»,ОАО «Роснанотех»,
ХК
«Композит», ФГУП НИИ «Графит», ФГУП «ВИАМ»,
ФГУП «ГНИИХТЭОС», ФГУП «Салют», ФГУП «Обнинское
НПП «Технология», ОАО «ОАК», ФГУП «НПП «Алмаз»,
ФГУП «НИИКМ», ФГУП «Красный Октябрь», ОКБ «Сухой» и др.
Заменяемые решения
В качестве матрицы в УУКМ используются различные
термопластичные полимерные и углеродные материалы (в том
числе каменноугольные и нефтяные пеки).
Традиционно в качестве связующих в композиционных пластиках
используют эпоксидные смолы, имеющие высокую прочность и
адгезию к армирующим наполнителям, однако они имеют низкую
теплостойкость, поэтому их армируют наночастицами, хлорируют и
модифицируют другими химическими реагентами для улучшения их
свойств.
К конструкторским преимуществам композитов на основе
термопластичных связующих относят надежность изделий из них,
достигаемую прежде всего вследствие низкого уровня остаточных
напряжений, релаксирующих в термопластичной матрице в первые
часы формования изделий.
Однако промышленно внедренных технологий получения
эффективных и дешевых УУКМ на их основе в России нет.
Получаемые УУКМ могут заменить композиты на основе полимеров.
Конкуренты
На сегодняшний день, Ламборджини, Феррари, Бугатти и корпорация
Боинг успешно использует углеволокно и углепластики для
достижения высоких показателей по динамике и понижению веса.
При использовании композитов армированных УНТ, возможно
достижение лучших показателей прочности, по сравнению с
углеволокнами, используемыми Lamborghini.
УУКМ на основе изотропных пеков и УНТ не выпускается, японские
компании (Toray, Kureha, Mitsubishi Rayon) только начали вести
разработки УУКМ на основе нефтяных пеков с введением УНТ,
наноалмазов и фуллеренов.
В Европе уже созданы истребители, пассажирские и транспортные
самолёты, ракеты и яхты с использованием УУКМ.
Конкуренты в РФ отсутствуют.
Преимущества метода
Использование термопластичных связующих может привести к
значительному снижению стоимости изделий из композитов.
По уровню механических характеристик некоторые термопласты не
уступают отвержденным термореактивным связующим и
превосходят их по таким свойствам, как химическая стойкость и
герметичность.
Технологические преимущества термопластов: неограниченная
жизнеспособность сырья и полуфабрикатов, резкое сокращение
цикла формования изделий за счет исключения необходимости
отверждения связующего, расширение технологических
возможностей и т.п.
В лабораторных условиях в ИУХМ СО РАН получены УУКМ, которые
обладают повышенной прочностью - в 2 раза выше, чем без
введения в матрицу (связующее) композитов УНТ. Также они
проявляют повышенную стабильность при увеличении температуры
до 300-400С. Армирование позволяет упрочнить композиты,
увеличить термическую и электрическую стабильность УУКМ.
Стадия инновации
Предлагаемая разработка направлена на создание нового
поколения дешёвых и конкурентоспособных отечественных углеродуглеродных композиционных материалов с улучшенными
прочностными характеристиками, что является стратегически
важным для оборонной промышленности страны.
Разработка находится на стадии НИР. Ведётся получение волокон и
пеков, закуплены УНТ, планируется разработка УУКМ.
Имеющееся оборудование: ЭПР, ЯМР, ИК-спектрометр,
сканирующий растровый микроскоп, разрывная машинка,
контроллер диаметра волокна, измеритель микротвердости и
текстуры волокна, пресс, термодесорбометр, рентген и др.
Стратегия продвижения
Создана компания «Сорбенты Кузбасса»,
сайт компании (www.sorbkuz.ru),
с информацией о продукте, проводимых
исследованиях услугах компании и института;
Участие проекта в тематических
выставках, форумах и конференциях
Регулярные статьи о проекте в научнотехнических и научно-популярных журналах
(«Наука и жизнь», «Роснанотехнологии»,
«Деловой Кузбасс» и другие)
Размещение компании в Кузбасском
технопарке