Исследователи изучают потенциал композиционных материалов из волокон шелка
09-04-2019 Мир Гальваники 12

Ученый из Университета Хьюстон-Клиэр Лейк работает над производством композиционных материалов из натурального шелка с повышенной стойкостью по сравнению с традиционным стекловолокном и углеродным волокном

Йоссеф Хамиди, доцент кафедры машиностроения в университете Хьюстон-Клиэр Лейк (УХКЛ, Хьюстон, штат Техас, США), проводит исследования шелка для создания композиционных материалов в ответ на растущий спрос на композиты, усиленные натуральными волокнами и сочетающие в себе прочность, легкость и экологичность.

В своем исследовании, которое представлено в его последней публикации в журнале Materials, Хамиди утверждает, что волокна шелка более пластичны по сравнению с традиционным стекловолокном или углеродными волокнами, обладают высокой прочностью на разрыв, что делает их менее хрупкими и более устойчивыми к ударам и нагрузкам. Он говорит, что это повышает вероятность создания выдерживающих нагрузки, упрочненных волокнами шелка композиционных материалов для автомобильной и других отраслей промышленности.

Хамиди, пришедший на факультет машиностроения УХКЛ в 2018 году, работает с композиционными материалами с 2000 года, в основном разрабатывая способы сокращения дефектов при обработке. Вместе с коллегами по факультету аэрокосмической техники и машиностроения Оклахомкского университета (Норман, штат Оклахома, США) он начал исследовать шелк около года назад.

"Я подыскивал наилучшие варианты", - говорит Хамиди. "В большинстве областей применения на основе биотехнологий используются короткие волокна растительного происхождения. Свойства шелка имеют большие преимущества. Он доступен. В нем нет дефицита".

Изначально Хамиди работал с шелковиной непосредственно из коконов шелкопрядов, однако счел это неудобным. Вскоре он обнаружил, что шелковая ткань, имеющаяся в продаже, подходит больше. Однако выяснилось, что при высыхании смолы в ней остаются крошечные пустоты или пузырьки, а сама смола не полностью прилипает к ткани. Понимание процесса образования таких пустот и способа их удаления легло в основу докторской диссертации Хамиди.

Хамиди утверждает, что это очень распространенные проблемы при производстве композиционных материалов, которые зачастую решаются с помощью автоклава для устранения дефектов в процессе формовки. Поскольку целью исследования Хамиди является создание экономичной альтернативы дорогим производственным процессам, он настроен на поиски решения, не требующего дорогостоящего отверждения в автоклаве.

В своей текущей работе Хамиди разбирается с проблемой сцепления смолы/волокна. В этой связи он обратился к проклеиванию. Хамиди предполагает, что применение надлежащего проклеивания шелковой ткани улучшит прилипание смолы и сократит образование пустот, а в результате получатся композиционные материалы на основе шелка с существенно улучшенными характеристиками.

В настоящее время он сотрудничает с профессорами химии из УХКЛ над созданием лучшего проклеивающего вещества. "Нам нужно найти подходящее проклеивающее вещество для улучшения сцепления", - говорит он. "Как правило, механические свойства композитного материала определяются именно таким сцеплением. Мы можем изменить многие механические свойства композиционного материала, внося изменения в химический состав проклеивающего вещества и метода его нанесения".

Доцент кафедры машиностроения Университете Хьюстон-Клиэр Лейк Йоссеф Хамиди с образцом композиционного материала на основе волокон шелка. Он утверждает, что волокна шелка сделают композиционные материалы более устойчивыми к ударам и нагрузкам. Это повышает вероятность создания выдерживающих нагрузки композиционных материалов, которые заменят собой сталь в автомобилях и других производственных изделиях.