Российские ученые разработали инновационный подход к исследованию структуры композиционных материалов, изменяющейся под внешним воздействием, в реальном времени. Методика предоставляет важные данные, которые теперь можно испытывать в камере сканирующего электронного микроскопа.
Полученные результаты можно использовать для надёжных расчетов прочности. В традиционных методах испытаний углепластика используются крупные образцы. К тому же, анализ разрушения проводится уже на деформированном после испытаний композите, поэтому упускаются детали о взаимодействии волокна с матрицей, распределении внутренних напряжений.
С помощью электронного микроскопа ученые НИТУ МИСИС, Сколтеха и МАИ отследили изменения, происходящие в миниатюрных образцах углепластика непосредственно в условиях механической нагрузки, растягивая пластинки материала толщиной 0,5 миллиметров.
Чтобы гарантировать стабильность свойств углекомпозитов, было предложено начинать их изучение на микроуровне, а затем с помощью компьютерного моделирования и эксперимента перенести данные на более крупные объекты. Это позволит избежать необходимости каждый раз использовать большие образцы. Так мы смогли в реальном времени изучить микродеформационные процессы, влияющие на механическое поведение композита. Метод in situ зафиксировал динамику деформации, появления трещин и взаимодействие между волокнами и матрицей во время растяжения», — рассказал доцент кафедры физической химии, сотрудник лаборатории «ЛУЧ» НИТУ МИСИС Евгений Статник.
Все изменения и нарушения структуры полимерных композитов на уровне отдельных волокон и эпоксидной матрицы, исследователи фиксируют цифровыми камерами. С помощью алгоритмов, анализирующих видеоданные, ученые увидели нюансы деформаций и определили типы дефектов, которые могут ухудшить свойства исследуемого материала.
Подробности исследования опубликованы в научном журнале Fracture and Structural Integrity (Q2). Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России.
По сообщению пресс-службы НИТУ МИСИС