??如果不使用碳纖維增強(qiáng)塑料，很難想象當(dāng)今航空，航天，汽車工業(yè)的發(fā)展。 這些復(fù)合材料由于其獨(dú)特的性能而被廣泛使用。 實(shí)際上，該材料在抗裂性方面不如其他復(fù)合材料。 南烏拉爾國(guó)立大學(xué)的一位科學(xué)家與比利時(shí)同事一起展示了一種抗裂材料。 這項(xiàng)研究代表了解決產(chǎn)生抗裂偽塑料復(fù)合材料問(wèn)題的最新一步。 關(guān)于這項(xiàng)研究的文章發(fā)表在最著名的期刊之一"Composite Structures"（Scopus Q1）上。

耐用復(fù)合材料的裂縫

碳纖維復(fù)合材料已經(jīng)使用了數(shù)十年。 它們?cè)诤娇蘸教祛I(lǐng)域的使用非常受歡迎。 在這些領(lǐng)域，輕質(zhì)但仍具有足夠強(qiáng)度的材料受到重視。碳纖維材料滿足了這一要求：它們具有耐高溫，耐腐蝕，堅(jiān)固，剛性好。 但是，它們比別的材料具有更低的抗裂性，如玻璃纖維。 如果嘗試對(duì)這種材料制成的結(jié)構(gòu)施加超出其承受力的力，則該結(jié)構(gòu)幾乎會(huì)立即坍塌。因此，對(duì)于研究復(fù)合材料的科學(xué)家來(lái)說(shuō)，檢查每種材料的過(guò)載能力并確定其抗裂性具有重要意義。

南烏拉爾國(guó)立大學(xué)（SUSU）Sergey Sapozhnikov教授對(duì)新型碳復(fù)合材料進(jìn)行了相應(yīng)的研究。 這種獨(dú)特的混合材料是在超高模量和高強(qiáng)度碳纖維的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的。 到目前為止，他們之間還沒(méi)有統(tǒng)一的意見(jiàn)，，科學(xué)文獻(xiàn)中也還沒(méi)有涉及這種混合動(dòng)力的裂紋發(fā)展的臨界能量的主題。

這項(xiàng)工作是與比利時(shí)魯汶天主教大學(xué)的同事一起實(shí)施的。Sergey Sapozhnikov根據(jù)他的理論發(fā)展，用最優(yōu)質(zhì)的日本零件制成了一種新型碳復(fù)合材料。 在第一階段，科學(xué)家模擬了一種情況，復(fù)合材料的每個(gè)樣品都有人造裂縫。為此，在創(chuàng)建復(fù)合材料時(shí)，將一塊薄鋁箔放在里面。 然后將此“裂紋”繼續(xù)到所需的長(zhǎng)度，將樣品楔入。 通過(guò)測(cè)試，確定了材料的橫向剪切裂紋抗性。 掃描電子顯微鏡和微型計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描被用來(lái)證明由于各種復(fù)合材料制成的接觸表面的粘結(jié)作用而檢測(cè)到的強(qiáng)烈的抗裂性。

“裂紋的發(fā)展在實(shí)踐中是不可取的，因?yàn)槿绻鸭y達(dá)到臨界長(zhǎng)度，完整的結(jié)構(gòu)就會(huì)被破壞。在這種情況下，當(dāng)裂紋出現(xiàn)并發(fā)展時(shí)，外部變形可能是不可見(jiàn)的。我們進(jìn)行的測(cè)試是必要的，以便將來(lái)在可能會(huì)出現(xiàn)裂紋的碳纖維結(jié)構(gòu)元件上使用。我們的研究為從所研究的材料中制備具有很高抗剪切裂紋的假塑性復(fù)合材料提供了依據(jù)。這些材料昂貴、輕便、耐用，而且對(duì)應(yīng)力集中器幾乎不敏感?！盨ergey Sapozhnikov說(shuō)。

未來(lái)研究基金會(huì)

橫向剪切斷裂韌性不直接包含在設(shè)計(jì)計(jì)算中。 因此，教授解釋說(shuō)，該研究沒(méi)有直接的實(shí)際應(yīng)用。 但是，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)將這項(xiàng)工作稱為基本工作，這為用已知的且相對(duì)容易獲得的，沒(méi)有單獨(dú)擁有這種特性的組件生產(chǎn)具有獨(dú)特特性的現(xiàn)代材料提供了絕佳的機(jī)會(huì)。由上述小組的科學(xué)家撰寫(xiě)的有關(guān)新型偽塑料碳纖維特性的文章目前正在印刷中。同樣，以前檢查過(guò)單載荷下混合復(fù)合材料性能的專家打算研究這種材料在周期性載荷下的性能。 換句話說(shuō)，該主題將在聚合物復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度研究中發(fā)展。

此外，Sapozhnikov教授以及來(lái)自魯汶的同事正計(jì)劃參加歐洲復(fù)合材料會(huì)議和展覽。該團(tuán)隊(duì)將提交有關(guān)現(xiàn)代材料（偽塑料碳纖維及其特性）的三份報(bào)告。

材料科學(xué)領(lǐng)域的多學(xué)科研究是南烏拉爾國(guó)立大學(xué)科學(xué)與學(xué)術(shù)活動(dòng)與數(shù)字產(chǎn)業(yè)和生態(tài)發(fā)展的三大戰(zhàn)略方向之一。

南烏拉爾國(guó)立大學(xué)（SUSU）是“5-100”項(xiàng)目的參與者，該項(xiàng)目旨在提高俄羅斯的大學(xué)在世界領(lǐng)先的研究和學(xué)術(shù)中心中的競(jìng)爭(zhēng)力。