В рамках стратегического проекта «Экосреда постиндустриальной агломерации», который входит в программу академического лидерства «Приоритет 2030», ученые и студенты ЮУрГУ изучили абразивостойкость полимерных связующих композитных материалов для строительства промышленных дымовых труб, газоходов, сооружений газоочистки. Результаты исследования позволят правильнее проектировать композитные конструкции и точнее оценивать их долговечность.
Газоабразивный износ – это износ под воздействием твердых пылеватых и мелких частиц, которые присутствуют в потоке дымовых газов промышленных предприятий, особенно металлургических. Газоабразивный износ способен привести в негодность даже стальные конструкции газоотводящих трактов. Задача ученых ЮУрГУ состояла в том, чтобы оценить влияние повышенных температур на стойкость материала композитных конструкций к газоабразивному износу.
«Полимерные связующие в композитных материалах являются матрицей – непрерывным компонентом, который изначально является жидким, а потом затвердевает. Матрица армируется различными типами волокон, например, стекловолокном. Матрица становится наполненной, когда в полимерное связующее добавляют различные мелкодисперсные добавки – порошки», – пояснил руководитель проекта, заведующий кафедрой «Строительные конструкции и сооружения» Максим Мишнев.
Оценка абразивостойкости ненаполненных и наполненных полимерных связующих проводилась под воздействием потока частиц при повышенных температурах на экспериментальном стенде, сконструированном научными сотрудниками университета. В качестве наполнителей использовались микродисперсные промышленные отходы: зола тепловой электростанции и отработанный наполнитель медерудного комбината.
Результаты показали, что износ ненаполненной эпоксидной смолы значительно снижается с повышением температуры. Наполненные материалы, напротив, показали неоднозначную зависимость интенсивности износа от температуры. Информации для рассмотренных материалов и условий эксплуатации не было в отечественных и зарубежных источниках. Полученные результаты позволяют оценить долговечность конструкций с точки зрения газоабразивного износа, правильно подобрать материалы при разработке такого рода конструкций.
Полученные результаты опубликованы в высокорейтинговом журнале «Polymers», который входит в международные базы цитирования Scopus (Q1) и Web of Science (Q1).
Экспериментальное исследование выполнено в рамках гранта «На пути к новым гибридным материалам» по госзаданию Министерства науки и высшего образования. Общей целью проекта является создание новых типов композитных конструкций газоотводящих трактов и газоочисток, себестоимость которых будет ниже аналогов, а технические свойства – лучше.
Южно-Уральский государственный университет – это университет трансформаций, где ведутся инновационные исследования по большинству приоритетных направлений развития науки и техники. В соответствии со стратегией научно-технологического развития РФ университет сфокусирован на развитии крупных научных междисциплинарных проектов в области цифровой индустрии, материаловедения и экологии. В 2021 году ЮУрГУ победил в конкурсе по программе «Приоритет 2030». Вуз выполняет функции регионального проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (УМНОЦ), который призван решить задачи национального проекта «Наука и университеты».