В Университете Роуэна (США) разработан метод холодного напыления для восстановления композитов: 80% прочности за 30 минут

Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Университета Роуэна (США) разработала метод восстановления повреждений композитных материалов с помощью полимерного холодного напыления. По заявлению разработчиков, эта технология быстрее и эффективнее традиционных методов ремонта, используемых в авиакосмической, автомобильной промышленности, инфраструктуре, морском и энергетическом секторах. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Thermal Spray Technology. Многопрофильная команда под руководством Университета Роуэна сосредоточилась на восстановлении прочности стеклопластиковых композитов (GFRP) после ударных повреждений.

Композитные материалы склонны к внутренним повреждениям при ударах. Доктор Фрэнсис Хаас, доцент кафедры машиностроения Инженерного колледжа имени Генри М. Роуэна и соавтор исследования, сравнил этот процесс с эффектом застежки-молнии: «Одно волокно ломается, затем другое. Оставшиеся волокна вынуждены нести всю нагрузку. При сильном порыве ветра или другом внешнем воздействии они могут катастрофически разорваться». Для решения этой проблемы команда исследовала метод ремонта холодным напылением. Этот процесс, при котором мелкодисперсный полимерный порошок наносится на поврежденную поверхность без использования высоких температур, широко применяется в производстве, однако его использование для полевого ремонта поврежденных композитов до сих пор было сопряжено с трудностями.

Исследователи Университета Роуэна разработали специфический метод холодного напыления, принцип действия которого напоминает пломбирование зубов, позволяя восстановить большую часть механической прочности утраченного материала. Результаты испытаний показали, что при неглубоких повреждениях этот метод восстанавливает до 80% исходной прочности материала; при наиболее серьезных повреждениях — около 40% прочности. Во всех тестовых условиях метод холодного напыления превзошел традиционные методы ремонта на основе смол как по эффективности, так и по скорости. Традиционный ремонт может требовать до 48 часов отверждения, в то время как процесс холодного напыления занимает всего около 30 минут, что делает этот метод особенно привлекательным для быстрого полевого ремонта.

Исследование также показало, что выбор материала имеет решающее значение. Эпоксидный порошок, армированный рубленым стекловолокном, неизменно обеспечивал наилучший ремонтный эффект, улучшая не только восстановление механических свойств, но и повышая способность отремонтированного материала выдерживать дополнительные удары.

Исследование проводилось под руководством Бехрада Кухбора, Хааса и Джозефа Ф. Станционе III из Инженерного колледжа имени Генри М. Роуэна при значительном вкладе студентов кафедр машиностроения, химической инженерии и Института передовых материалов и производства. Проект также включал сотрудничество с Исааком Нолтом и Тристаном Бачей из Исследовательской лаборатории Армии США, объединив экспертный потенциал академических и федеральных исследовательских институтов для решения задач долговечности и ремонта материалов.

Потенциальные области применения технологии включают лопасти ветряных турбин, трубопроводы, авиационные конструкции и композитные детали транспортных средств — то есть все места, где используются легкие композитные материалы, подверженные износу или ударным повреждениям.