如果不使用碳纤维增强塑料，很难想象当今航空，航天，汽车行业的发展。这些复合材料由于其独特的性能而被广泛使用。然而，实际上，材料在抗裂性方面不如其他复合材料。南乌拉尔国立大学的一位科学家与比利时同事一起展示了抗裂材料。研究的下一步是解决抗裂的假塑性复合材料的产生问题。关于复合材料裂纹扩展的临界能量研究的文章发表在第一四分位数中最负盛名的期刊之一“ CompositeStructures”上。
耐用复合材料中的裂缝
由碳纤维制成的复合材料已经使用了数十年。它们在航空航天领域的应用特别受欢迎。在这些领域中，侧重于重量轻但仍具有足够强度的材料。碳纤维布满足以下要求：它们具有耐高温和耐腐蚀的特性，坚固耐用。但是，它们的抗裂性较低。例如，玻璃纤维。如果试图用这种材料制成的结构施加的力超过其承受力，则该结构几乎会立即塌陷。因此，对于研究复合材料的科学家来说，测试每种材料的过载能力并确定其抗裂性至关重要。
南乌拉尔国立大学教授，南乌拉尔国立大学理工学院通信学院院长 谢尔盖·萨波日尼科夫 对新型碳复合材料进行了相应的研究。这种独特的混合材料是在超高模量和高强度碳塑料的基础上制成的。以前，他们并紧密结合在一起， 并且对于这种混合材料，裂纹发展的临界能量这一主题并未在科学文献中涉及。
这项工作是与比利时鲁汶天主教大学的同事一起进行的。在他们的建议下，谢尔盖·萨波日尼科夫使用日本最好的材料根据其理论创造了一种新的碳复合材料。在第一阶段，科学家对每种复合材料样品都有人工裂缝的情况进行了建模。为此，在创建复合材料时，在内部放置了一块薄铝箔。然后将这种 “裂纹” 延续到所需的长度，并将样品楔入。通过测试确定了横向剪切材料的抗裂性。为了证明检测到的高抗裂性，由于来自不同复合材料的接触表面的粘合作用，因此使用了扫描电子显微镜和微型计算机X射线进行断层扫描。
“实际上，出现裂纹并不是我们想看到的，因为如果裂纹达到临界长度，则会破坏整个结构。在这种情况下，在外部裂纹的出现和发展过程中的变形可能是不可见的。我们将来肯能会对需要使用可能出现裂纹的碳结构元件进行测试。我们的研究为制造假塑性复合材料提供了基础，所研究的材料具有很高的抗撕裂性。这些是昂贵，轻便，耐用的材料，并且在实际应用上对压力集中不敏感。这也很有吸引力！” -谢尔盖·萨波日尼科夫说。
进一步研究的基础
横向剪切断裂韧性不直接包括在设计计算中。因此，教授解释说，这项研究没有直接的实际应用。但是，科学家团队将这项工作称为基础，这为创造新的事物提供了巨大的机会。具有已知特性且相对可承受的组件具有独特特性的材料，这些组件没有单独的特性。致力于创造的新型伪塑料碳纤维的特性的科学家的一篇文章已经在印刷中。同样，以前研究过单载荷下混合复合材料性能的专家也打算检查该材料在周期性载荷下的性能。换句话说，聚合物复合材料的研究发展方向是有关高强度，抗疲劳的特性的。
除此之外，萨波日尼科夫 教授和来自鲁汶的同事计划在欧洲复合材料会议暨展览会上演讲。该小组将就新型材料-假塑性碳纤维-及其特性发表三份报告。
材料科学领域的多学科研究是南乌拉尔国立大学科教活动发展的三个战略方向之一以及数字产业和环境。
南乌拉尔国立大学是5-100项目的参与者，该项目旨在提高俄罗斯大学在世界领先的研究和教育中心中的竞争力。