Специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (СПбПУ) создали и запатентовали устройство для производства нового вида пластика. Он сочетает в себе полезные свойства разных материалов и может использоваться в качестве альтернативы металлам, дереву или даже костной ткани человека. Об этом «Известиям» сообщили в Минобрнауки. Разработку можно применять, например, для создания отдельных деталей сложного оборудования или как сырье для 3D-печати. При этом стоимость новой пластмассы намного ниже затрат на природные материалы.

«На практике пользователю обычно не нужны самые высокие прочностные характеристики металлов или уникальные качества других материалов. А предложенный нами композит находится в том пользовательском «окне», где еще сохраняется относительно высокая прочность, но при этом достигается значительная легкость материала», — сказал руководитель научного центра «RASA-Политех» СПбПУ Игорь Радченко.

По прочности новый пластик сопоставим с металлами. По этому показателю он не дотягивает до конструкционной стали, но превосходит алюминий и некоторые сплавы. При этом материал легче их, а по плотности похож на дерево. Поэтому его можно применять там, где нужны одновременно легкость и прочность, например, в строительстве летательных аппаратов.

Этот пластик получают с помощью смешивания порошкового полимера, на который воздействуют электричеством, и углеродных волокон, которые облепляют частицы порошка. Затем масса плавится, превращаясь в похожую на мед густую жидкость, и твердеет. На выходе аппарат выдает уникальный композит в форме гранул.

Как пояснили разработчики, полимер в композите отвечает за сжатие, а волокна — за растяжение. Стандартные технологии позволяют добавлять волокна длиной в доли миллиметров — 300 микрон и даже меньше. Специалистам из Петербурга удалось увеличить их длину до нескольких миллиметров, тем самым придав материалу полезные качества.

Разработку вели в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030».

«В условиях западных санкций нашу разработку можно использовать для создания временной замены вышедшим из строя деталям для иностранного промышленного оборудования. Из-за сложной геополитической обстановки доставка оригинальных компонентов из других стран может затягиваться на долгие месяцы. Производство временного аналога детали из пластика не требует больших временных и финансовых затрат и позволяет избежать простоя предприятия», — сказал Игорь Радченко.

Еще одним возможным сценарием применения такого пластика может стать изготовление медицинских протезов и имплантов. Благодаря легкому весу и физическим свойствам из материала можно сделать точную копию костей человека.

Особенность таких композитов — в увеличении прочности полимера за счет микроволокон углерода, обладающих чрезвычайно высокой термостойкостью, пояснила «Известиям» доцент кафедры микро- и наноэлектроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Татьяна Зимина. Это делает перспективным применение материала в различных областях техники, включая изготовление двигателей внутреннего сгорания и изделий военного назначения, согласна она.

«Преимуществом материала можно назвать низкий удельный вес, возможность придавать ему любую форму за счет полимерного связующего и возможность энергоэффективной механической обработки», — сказала Татьяна Зимина.

Чтобы всесторонне оценить свойства разработки, необходимы испытания в реальных условиях, считает доцент Института экологии РУДН Владимир Пинаев.

«Пока непонятно, можно ли использовать этот пластик для пищевого производства, как его утилизировать и можно ли перерабатывать, сжигать или безопасно захоронять. А чтобы определить срок его службы и степень износостойкости, понадобятся годы испытаний», — сказал он.