Ученые Пермского Политеха научились "выращивать" детали из самого прочного и легкого материала
В последнее время в мире широко применяется новый вид углеродного материала — графен. Это самый легкий, прочный и тонкий из всех известных материалов, он обладает высокой гибкостью, тепло- и электропроводностью. Благодаря таким свойствам графен способен заменить многие существующие материалы в промышленности, например, он перспективен для производства элементов для автомобилей, самолетов и космических кораблей. Однако пока не существует определенной технологии объемной печати изделий из графена. Но ученые ПНИПУ нашли способ создавать изделия 3D-печатью с использованием жидких углеводородов.
Статья опубликована в сборнике «Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении», 2023 год. Исследование выполнено в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
В настоящее время такой уникальный наноматериал применяется в виде небольших изделий в медицине, оптике, электронике и строительстве. Однако используемые технологии не подходят для изготовления деталей в авиа и машиностроении. Для производства габаритных изделий с высокими эксплуатационными свойствами, таких как фюзеляжи и крылья самолета, необходимо использовать аддитивные технологии.
— Мы разработали технологию 3D-печати изделий из графена, которая заключается в нагревании места контакта двух графитовых деталей в жидком углеводороде (трансформаторное масло). Пропуская через них электрических ток, детали нагреваются до высокой температуры, и между ними образуется сварочная дуга. При этом происходит разложение трансформаторного масла на пары, которые улетучиваются, и углерод, который осаждается тонкими слоями. Так происходит послойное 3D-выращивание изделий из графена, — рассказывает аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха Владимир Блохин.
Политехники провели эксперимент и выявили зависимости влияния силы тока и времени горения дуги на массу образцов. Исследование показало, что увеличение входных параметров приводит к увеличению массы образца, повышает производительность процесса. При этом рост силы тока больше влияет на результат, чем время горения дуги.
— В отличие от аналогов, при изготовлении материала таким способом не нужно использовать связующее, что повышает физико-механические свойства изделий, такие как прочность, износостойкость, теплопроводность. Кроме того, технология не требует энергоемкой и дорогостоящей термической обработки, — объясняет руководитель проекта, доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха, кандидат технических наук Дмитрий Караваев.
Разработка ученых ПНИПУ вносит большой вклад в производство уникального по своим свойствам материала. Технология изготовления деталей из графена перспективна для создания ответственных элементов с высокими эксплуатационными свойствами. Качественные изделия способны заменить многие существующие элементы в аэрокосмической, автомобильной и энергетической промышленности на более прочные и легкие детали. Отечественное промышленное производство выходит на новый уровень.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% — региональные университеты.
Узнавайте первыми главные энергетические новости и актуальную информацию о важных событиях дня в России и мире.
Подписывайтесь на наш Telegram-канал
"ГИС-Профи. Информационное сопровождение предприятий энергетической отрасли"