Инновация

1. Создание новых углерод-углеродных композиционных материалов с применением углеродных нанотрубок.Номинация – «Инновационные композитные материалы в космических технологиях и телекоммуникациях»Автор проекта - Бервено АлександрОбразование: высшее, химик, ХФ КемГУИнститут химии твёрдого тела и механохимии СО РАН Институт углехимии и химического материаловедения СО РАНООО «Сорбенты Кузбасса»Телефон: 89234889619www.sorbkuz.ru, sorbkuz@mail.ru

2. Инновация В результате проекта планируется разработать высокопрочные и дешёвые углерод-углеродные композиционные материалы (УУКМ) состоящие из изотропного пека, армированного углеродными нанотрубками (УНТ), а также методика введения и технология организации (ориентации) УНТ в пеках. В лабораторных условиях в лаборатории ИУХМ СО РАН получены УУКМ, которые обладают повышенной прочностью - в 2 раза выше, чем без введения в матрицу (связующее) композитов УНТ. В качестве термопластичного связующего для получения УУКМ используется высокотемпературный пек с предварительно ориентированными УНТ. Армирование позволяет упрочнить композиты, увеличить термическую и электрическую стабильность УУКМ. Достигнуто увеличение на 50-200% механических характеристик полученных композитов (при введении окисленных в плазме МУНТ и нановолокон).

3. Области применения Объем рынка УВ: Мировой – 2,5 млрд. $; Российский – 25 млн. $. Ведущие мировые производители - Toray (JP), Toho Tenax (JP), Zoltek (USA), Mitsubishi Rayon (JP) Российский рынок УВ(млн. $). Отечественные потребители: ГК «Ростехнологии»,ГК «Росатом»,ОАО «Роснанотех», ХК «Композит», ФГУП НИИ «Графит», ФГУП «ВИАМ», ФГУП «ГНИИХТЭОС», ФГУП «Салют», ФГУП «Обнинское НПП «Технология», ОАО «ОАК», ФГУП «НПП «Алмаз», ФГУП «НИИКМ», ФГУП «Красный Октябрь», ОКБ «Сухой» и др.

4. Заменяемые решения В качестве матрицы в УУКМ используются различные термопластичные полимерные и углеродные материалы (в том числе каменноугольные и нефтяные пеки). Традиционно в качестве связующих в композиционных пластиках используют эпоксидные смолы, имеющие высокую прочность и адгезию к армирующим наполнителям, однако они имеют низкую теплостойкость, поэтому их армируют наночастицами, хлорируют и модифицируют другими химическими реагентами для улучшения их свойств. К конструкторским преимуществам композитов на основе термопластичных связующих относят надежность изделий из них, достигаемую прежде всего вследствие низкого уровня остаточных напряжений, релаксирующих в термопластичной матрице в первые часы формования изделий. Однако промышленно внедренных технологий получения эффективных и дешевых УУКМ на их основе в России нет. Получаемые УУКМ могут заменить композиты на основе полимеров.

5. Конкуренты На сегодняшний день, Ламборджини, Феррари, Бугатти и корпорация Боинг успешно использует углеволокно и углепластики для достижения высоких показателей по динамике и понижению веса. При использовании композитов армированных УНТ, возможно достижение лучших показателей прочности, по сравнению с углеволокнами, используемыми Lamborghini. УУКМ на основе изотропных пеков и УНТ не выпускается, японские компании (Toray, Kureha, Mitsubishi Rayon) только начали вести разработки УУКМ на основе нефтяных пеков с введением УНТ, наноалмазов и фуллеренов. В Европе уже созданы истребители, пассажирские и транспортные самолёты, ракеты и яхты с использованием УУКМ. Конкуренты в РФ отсутствуют.

6. Преимущества метода Использование термопластичных связующих может привести к значительному снижению стоимости изделий из композитов. По уровню механических характеристик некоторые термопласты не уступают отвержденным термореактивным связующим и превосходят их по таким свойствам, как химическая стойкость и герметичность. Технологические преимущества термопластов: неограниченная жизнеспособность сырья и полуфабрикатов, резкое сокращение цикла формования изделий за счет исключения необходимости отверждения связующего, расширение технологических возможностей и т.п. В лабораторных условиях в ИУХМ СО РАН получены УУКМ, которые обладают повышенной прочностью - в 2 раза выше, чем без введения в матрицу (связующее) композитов УНТ. Также они проявляют повышенную стабильность при увеличении температуры до 300-400С. Армирование позволяет упрочнить композиты, увеличить термическую и электрическую стабильность УУКМ.

7. Стадия инновации Предлагаемая разработка направлена на создание нового поколения дешёвых и конкурентоспособных отечественных углерод-углеродных композиционных материалов с улучшенными прочностными характеристиками, что является стратегически важным для оборонной промышленности страны.Разработка находится на стадии НИР. Ведётся получение волокон и пеков, закуплены УНТ, планируется разработка УУКМ. Имеющееся оборудование: ЭПР, ЯМР, ИК-спектрометр, сканирующий растровый микроскоп, разрывная машинка, контроллер диаметра волокна, измеритель микротвердости и текстуры волокна, пресс, термодесорбометр, рентген и др.

8. Стратегия продвижения Создана компания «Сорбенты Кузбасса», сайт компании (www.sorbkuz.ru), с информацией о продукте, проводимых исследованиях услугах компании и института; Участие проекта в тематических выставках, форумах и конференциях Регулярные статьи о проекте в научно-технических и научно-популярных журналах («Наука и жизнь», «Роснанотехнологии», «Деловой Кузбасс» и другие) Размещение компании в Кузбасском технопарке