Для разработки конструкций аэрокосмической техники нового поколения активно проводятся работы по созданию и внедрению конструкционных материалов, сочетающих малую плотность и высокие прочностные характеристики при повышенных рабочих температурах. Чтобы добиться указанных свойств, в конструкциях перспективной техники применяются волокнистые композиционные материалы на основе жаропрочных титановых сплавов и керамических матриц, армированных волокнами карбида кремния. Ученые Лаборатории синтеза функциональных материалов Физического факультета Новосибирского государственного университета предложили более простую и экономичную технологию получения карбидокремниевого волокна. Запуск промышленного производства решит проблему импортозамещения волокна в России.
На сегодняшний день большая номенклатура армирующих волокон активно разрабатывается и производится в промышленном масштабе рядом зарубежных фирм: Specialty Materials Inc. (США), TISICS Ltd (DERA, QinetiQ, Великобритания), FMW Composite Systems Inc. (США). Тем не менее, зарубежные методы производства требуют больших временных затрат и денежных вложений: стоимость итоговой продукции превышает несколько тысяч долларов за фунт. Помимо этого иностранные волокна запрещены к экспорту в Россию, что затрудняет создание композитов на их основе. Наша технология позволяет в короткие сроки и с меньшими затратами получить качественное карбидокремниевого волокно для космонавтики и авиации.
Евгений Галашов
руководитель проекта, научный сотрудник Отдела прикладной физики ФФ НГУ
Новый подход основан на химической реакции образования карбида кремния на поверхности непрерывной углеродной нити, погруженной в раствор-расплав кремния. Катушки углеродного волокна погружаются в вакуумный реактор, после чего углеволоконная нить протягивается через легкоплавкие эвтектические растворы-расплавы с высоким содержанием кремния при температуре 350-450 °С в инертной атмосфере. По окончании реакции катушки карбидокремниевого волокна с заданной толщиной и составом армирующего покрытия SiC/Si, сформированного без разрушения углеродной основы, извлекаются из реактора и могут использоваться как последующая стадия модификации на производстве коммерческого углеволокна.
На сегодняшний день командой проекта изготовлен опытный реактор, получены образцы карбидокремниевого волокна. Ведутся работы по созданию промышленного вакуумного реактора для получения непрерывного кернового карбидокремниевого волокна. Для запуска установки в 2023 году проекту требуется софинансирование в размере не менее 10 млн рублей, после чего можно будет начать коммерческие поставки отечественных карбидокремниевых волокон.
Реализация связанных НИОКР, ориентированных на доработку технологии производства под конкретные условия эксплуатации волокон, запланирована с использованием ресурсов и компетенций Центра НТИ по новым функциональным материалам. Задачи по привлечению индустриальных партнеров для организации промышленного производства решает Центр трансфера технологий и коммерциализации НГУ, в том числе, с использованием Цифровой платформы трансфера технологий «Национальное окно открытых инноваций» Национальной Ассоциации Трансфера Технологий, членом которой является НГУ.
Ранее проект по созданию промышленных производств совершенных кристаллов, авторами которого являются ведущие инженеры Отдела прикладной физики ФФ НГУ Евгений Галашов и
Виталий Московских,
вошел в ТОП-100 инноваций на международном форуме Чжунгуаньцунь в Китае.
