МАДИ исследует материалы для Арктики
Ученые МАДИ выполняют грант Минобрнауки на исследования и создание технической лаборатории в рамках госзадания по теме «Создание методологических основ разработки конструкционных материалов для использования в условиях Арктики».
Ученые кафедры производства ремонта автомобилей и дорожных машин в прошлом году начали инициативное научное исследование, на которое и был получен грант Минобрнауки. В рамках проекта будет создана лаборатория конструкционных и ремонтных материалов для Арктики. Сейчас идет уже второй год трехлетнего исследовательского проекта. Более 50% научного коллектива – молодые ученые: студенты, аспиранты и молодые преподаватели.
В последнее время в мире и в России появилось много прорывных разработок, посвященных увеличению диапазона рабочих температур конструкционных материалов. Вместе с тем, в сторону низких температур специалисты практически не работают. Поэтому проект, над которым работает команда МАДИ, посвящен разработке созданию материалов и технологий для проведения ремонтных и сборочных работ в Арктике.
Декан факультета дорожных и технологических машин, профессор Наталья Баурова поясняет:
«Все традиционные материалы выдерживают в лучшем случае -40, а работу с ними, согласно документации, можно проводить только при плюсовых температурах. А как собрать крупную металлоконструкцию в условиях Арктики? Как, например, построить аэродром? Мы занимаемся адаптацией существующих материалов и разрабатываем новые материалы для низких температур.»
Исследования ученых МАДИ важны не только для Арктического региона, но и для других территорий, где долго стоят минусовые температуры и техника не вырабатывает свой ресурс. Они позволят ускорить монтажные, сборочные и ремонтные работы, позволят проводить полевой ремонт и сборку, увеличат долговечность техники.
Научный коллектив исследует три группы материалов: полимерные композиты, пропиточные материалы и клеевые составы.
Композиты
В условиях низких температур любые композиты растрескиваются. Команды кафедры производства и ремонта автомобилей и кафедры дорожных машин помогают адаптировать композиты на основе волокнистых наполнителей (углепластики, стеклопластики, базальтопластики и др.) к экстремальным холодам, вводя в их состав жидкую матрицу.
Например, живое дерево выдерживает очень низкие температуры, гнется и выпрямляется. Но как только его срубают, материал становится сухим и ломким. Причина в том, что в живом дереве есть жидкое связующее. Задачей ученых было подобрать такое связующее, которое можно ввести в композит, и оно останется жидким или высокоэластичным в течение всего срока эксплуатации. Другими словами – создать природоподобный композит, стойкий к воздействию отрицательных температур.
Коллектив ученых изучил много материалов и остановился на трех группах: технический воск, кремнийорганика и анаэробные материалы. Это материалы, которые не отвердеют и сохранят свойства жидкой матрицы внутри композита, за счет чего материал будет иметь высокую стойкость к воздействию отрицательных температур. Уже две компании, которые производят строительную технику, в том числе шведский производитель техники для валки леса в экстремальных условиях Ponsse, заинтересовались этой разработкой.
Пропиточные составы
В машинах много резинотехнических изделий. Команда ученых разбирается, какими составами пропитать резинотехнические изделия, чтобы они были устойчивы к отрицательным температурам. Это тоже большой комплекс исследований, предполагающих разработку не только материалов, но и технологий пропитки.
Клеевые составы
Профессор Наталья Баурова подчеркивает:
«Если делается сварная точка или клепка при отрицательных температурах, сложно избежать деформации металла и больших зазоров. Мы предлагаем технологии клеесварки или клееклепки – сварку или клепку по слою клея. При этом клей модифицируются, чтобы выдержать отрицательные температуры».
Разработки ученых МАДИ будут полезны и при проведении ремонтных работ. Стандартные ремонтные операции сложно проводить при низких температурах – все химические процессы замедляются или прекращаются. Ученые университета так модернизировали составы, чтобы все технологические операции можно было проводить при минусе.
Описанные исследования очень трудоемки – ученые делают по 160-180 образцов одного типа, чтобы получить достоверные результаты. Поэтому команда решила использовать нейросетевое моделирование и подключила к работе коллег с кафедры «Автоматизированные системы управления».
Наталья Баурова продолжает:
«Если мы загружаем в нейросеть фото структуры дефектов материала при отрицательной температуре и значения деформационно-прочностных свойств, которые мы получили, то дальше подгружая в нее новые фото, она сама спрогнозирует, какие на этом фото будут значения. Или, наоборот, задавая значения, которые нам нужны, нейросеть выдаст, как нужно модифицировать структуру. Это значительно снижает трудоемкость процессов.»
Желаем научному коллективу МАДИ успешного выполнения и завершения проекта!
