Ученые разработали «броню» для транспорта

| 921

Ученые Томского политехнического университета и Пермского политехнического университета создали сверхпрочный материал, из которого можно создать укрепляющие плиты для корпуса автомобилей — своеобразную броню. Результаты исследования опубликованы в журнале «Материаловедение».

Фото: структура литого стеклокристаллического материала / иллюстрация предоставлена пресс-службой Пермского политехнического университета

Для создания материала не требуется дефицитных, дорогостоящих и токсичных компонентов, например, оксида кобальта или карбидов. Ученые уже запатентовали разработку.

«Разработка способна защитить автомобильный и железнодорожный транспорт от повреждений. Из нового материала можно производить защитные плиты для корпуса машин. По действию они похожи на керамические вставки в бронежилете: энергоемкий материал берет удар на себя, а автомобиль остается целым. Кроме того, разработка будет полезна в гражданском и дорожном строительстве, например, для создания тротуарной плитки, бордюров, фонтанов, украшений для фасадов. Из материала можно изготавливать взрывобезопасные контейнеры для аэропортов, вокзалов и метро», — говорит ведущий научный сотрудник краевого центра охраны труда Пермского политеха Анна Игнатова.

Материал содержит оксиды кремния, магния, алюминия, титана, марганца, кальция, натрия, калия, хрома и ванадия и серу. В нем есть кубические элементы, которые «встроены» в более крупные сферические, как куклы в матрешке, а между ними — прослойка-«матрица» в виде сетчатого каркаса. Состав и структура делают материал ударопрочным, стойким к износу и защищают от воздействия температуры.

«Свойства материала определяются соотношением элементов — прочного шпинельного ядра, пироксеновой оболочки, стеклосвязки — и их размеров. Мы предложили сферолито-сетчатую модель структуры, позволяющую прогнозировать свойства. В результате у материала предельно низкий коэффициент износа, высокая термическая стойкость (до 750°С) и рассеивающая способность к механическому удару», — поясняет профессор-консультант Научно-образовательного центра Н.М. Кижнера ТПУ Владимир Верещагин.

Чтобы получить материал, ученые смешали компоненты в необходимых пропорциях и обработали сырье при температуре более 1400 °С, а затем постепенно охладили в течение 15 часов. Затем они провели лабораторные испытания на твердость и другие свойства. Эксперименты показали, что структура позволяет материалу распределять энергию разрушения внутри себя. Он в 15 раз дольше противостоит износу, чем металл, а по прочности превышает природный камень.

Справка:

Научные основы получения материалов разрабатывали совместно Владимир Верещагин и Анна Игнатова. Они изложены в докторской диссертации Анны Игнатовой «Физико-химические закономерности получения и применения литых стеклокристаллических материалов шпинелид-пироксенового состава из природного и техногенного сырья».