Разработка многофункционального нанокомпозита с улучшенными характеристиками для использования в основных узлах беспилотных летательных аппаратов

Краткая аннотация:

Актуальной задачей является повышение прочности корпусов беспилотных летательных аппаратов, распространение которых, в гражданском и военном сегменты, возрастает с каждым годом, облегчение конструкции для увеличения полезной переносимой массы или увеличения скорости и дальности полета, а также защиты от средств электромагнитного излучения и лазерного излучения, которые часто используются для выведения БПЛА из строя. Целью данной работы является исследование возможности применения многофункциональных полимерных нанокомпозитов при изготовлении корпусов БПЛА самолетного типа, для решения вышеупомянутых задач. Из-за повсеместного использования композиционных материалов, требования, предъявляемые к их физико-механическим и эксплуатационным характеристикам, становятся все более высокими. Соответствовать этим требованиям могут помочь углеродные наноматериалы используемые в качестве модификатора полимерных матриц. Углеродные нанотрубки (УНТ) имеют упорядоченную структуру нанофрагментов из которых они состоят, это и обуславливает их уникальные свойства: высокие прочностные характеристики в сочетании с высокими значениями упругой деформации, электро- и теплопроводность, химическую и термическую стабильность. Из проведенных исследований следует, что использование углеродных наноматериалов приводит к существенному возрастанию физико-механических, электрофизических и эксплуатационных характеристик эпоксидных композитов на их основе. Модифицированные УНТ дают лучший эффект армирования по сравнению с исходными УНТ. Наибольший эффект достигается при содержании 0,1 масс. % фторированных УНТ в составе композита: прочность на разрыв возрастает на 50%, прочность на изгиб возрастает на 60% в сравнении с ненаполненным композитом. Из полученных данных о экранировании электромагнитного излучения следует, что при увеличении концентрации коэффициент отражения изменяется незначительно, в то время как общая эффективность экранирования при концентрации свыше 2 масс. % заметно возрастает. Наибольшей величиной эффективности экранирования 12.3 дБ/мм обладает образец материала № 3, содержащий концентрацию УНТ – 10 масс. %, дальнейшее увеличение приводит к негативному влиянию на прочностные и экранирующие свойства. Полученные в ходе эксперимента данные по электро-физическим характеристикам указывают на уменьшение электрического сопротивления при добавлении исходных углеродных нанотрубок на семь порядков (при концентрации в 3 масс. %), а при введении легированных йодом УНТ на девять порядков при той же концентрации, по сравнению с эпоксидной смолой без наполнителя, которая является диэлектриком. Из текста работы, можно сделать вывод, что получены новые научные и технологические результаты, которые обеспечивают возможность применения новых отечественных модифицированных углеродных наноматериалов в качестве основных наполнителей в полимерах.