| 12. |
Приоритет Стратегии НТР России |
Переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта |
| 16. |
Аннотация |
Данный проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы современного материаловедения, связанной с разработкой качественно новых высокотермостойких и огнестойких композиционных материалов на основе полиимидного пенообразующего связующего и волокнистого наполнителя органического или неорганического происхождения (органические, углеродные или минеральные волокна). Разработка волокнистых пенокомпозитов с максимально возможной термостойкостью, огнеcтойкостью, а также криостойкостью (морозостойкостью) является актуальной задачей и направлена на создание новых конструкционных материалов для современной техники, где возможна её эксплуатация в экстремальных условиях высоких и низких температур, знакопеременных нагрузок, высокой радиационной активности. Как и большинство ароматических полиимидов разрабатываемые материалы не поддерживают горение, а продукты их термолиза являются нетоксичными. В качестве связующего для получения огне- и криостойких полиимидных пенокомпозитов (ППК) будут использованы разрабатываемые в ИВС РАН пенополиимиды (ППИ) на основе коммерчески доступных диангидридов (ДФО, БЗФ) и диаминов (ДАДФЭ, ДАДФМ), которые имеют исключительно высокую термостойкость (450°С и более) и высокую теплостойкость (не ниже 280°С).
В проекте также будут использованы многоядерные ароматические диангидриды и диамины, которые ранее для этих целей не использовались. В качестве альтернативного подхода будет изучен метод получения пенополиимидов по реакции переацилирования ацетильных производных вышеупомянутых диаминов диангидридами тетракарбоновых кислот. Для получения пенокомпозитов будет использован электростатический метод распределения форполимера в объеме волокнистого наполнителя, а выделение в процессе образования пористой структуры нетоксичных продуктов (этанол, вода) делают метод получения полиимидных пенокомпозитов экологически безвредным. На основе вспенивающейся форполимерной композиции может быть получен как сверхлегкий (плотность около 0.01 г/см3) крио-, термо-, огнестойкий эластичный пеноматериал, так и волокнистый пенокомпозит (плотность 0.1-0.5 г/см3). Армирование волокнами позволит в несколько раз повысить прочность и модуль упругости ППК по сравнению с неармированным волокнами пенополиимидом. Полиимидный пенокомпозит будет радиационностойким и будет обладать превосходными теплозащитными (коэффициент теплопроводности не выше 0.05 вт/м*К) и электроизоляционными (диэлектрическая проницаемость менее 2.0) свойствами. Для повышения огнестойкости пенополиимиды и композиты на их основе будут модифицированы углеродными (графен) или керамическими (монтмориллонит) наночастицами, препятствующими диффузии кислорода в зону горения материала. Такие композиты необходимы для использования не только в качестве хороших теплозащитных и электроизоляционных покрытий, но и как огнестойкие и криостойкие конструкционные материалы, способные к эксплуатации в условиях Арктики.
Для достижения поставленной цели в проекте существенное значение имеет комплексный подход, учитывающий химические, технологические и физические особенности процесса пенообразования для формирования необходимой структуры ППК и его физико-механических свойств. Использование намеченных в данном проекте методов и подходов и проведение исследования физико-механических, реологических свойств, структурных исследований (методы СЭМ и АСМ), термических исследований (методы ТГА, ДСК, ДМА) позволит получить не только новые научные результаты фундаментального характера по формированию полиимидных пенокомпозитов, но и разработать на этой основе новые технически значимые материалы - качественно новые высокотермостойкие с повышенной огнестойкостью легкие волокнистые пенокомпозиты для использования их не только в качестве хороших теплозащитных и электроизоляционных материалов, но и как огнестойких и криостойких конструкционных материалов для авиации, судостроения, высокоскоростного транспорта и в строительстве. |