Ученые Сколтеха нашли способ собирать и ремонтировать прямо в полевых условиях конструкции из термопластичных полимерных композитов — армированного стекловолокном пластика, который не ржавеет и, в отличие от обычных композитов, поддается сварке и переработке. Исследование опубликовано в журнале Journal of Materials Research and Technology.
Сейчас опоры ЛЭП, ветряков и надземных переходов, сотовые вышки и склады строят из бетона и подверженного коррозии металла или из термореактивных полимеров, которые нельзя переработать, а детали соединяют болтами, заклепками и клеем. «Это утяжеляет конструкцию, создает концентрацию напряжений в местах соединения и повышает уязвимость к влаге и перепадам температур. Всего этого можно избежать с термопластичными полимерами», — рассказал руководитель работы, доцент Центра технологий материалов Сколтеха Александр Сафонов.
Разница между двумя видами композитов принципиальная. Термореактивные при охлаждении застывают необратимо — повторный нагрев разрушает их на микроуровне. А детали из термопластичных можно точечно расплавить, прижать друг к другу и так соединить при сборке или ремонте.
Ученые оптимизировали режим сварки, у которого всего четыре параметра. «Мы обдуваем место сварки термопистолетом — варьируем температуру и время. Затем детали прижимают нагретыми участками — варьируем силу и длительность сжатия. Чем сильнее плавим и жмем, тем лучше спай, но при избытке профиль теряет форму. Нам удалось найти оптимальное соотношение», — пояснил Сафонов.
В опытах сжатие давал лабораторный пресс, но в поле его заменят гидравлические устройства вроде домкрата, а сам термопистолет компактен и подходит выездной бригаде. По прочности соединений сварка горячим воздухом не уступает контактной и ультразвуковой и лишь немного проигрывает индукционной — при том что те требуют более сложного и дорогого оборудования. Работу поддержал грант Российского научного фонда.
Ранее российский фильтр уничтожил 99,9% микроорганизмов в воздухе.