Из чего России делать самолёты

Учёные НГУ решили проблему импортозамещения карбидокремниевых волокон для авиации и космонавтики.

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. Учёные лаборатории синтеза функциональных материалов Новосибирского государственного университета предложили более простую и экономичную технологию получения карбидокремниевого волокна. Запуск промышленного производства решит проблему импортозамещения волокна в России.
— Зарубежные методы производства требуют больших временных затрат и денежных вложений: стоимость итоговой продукции превышает несколько тысяч долларов за фунт продукции, — отметил руководитель проекта, научный сотрудник отдела прикладной физики НГУ Евгений Галашов. — Наша технология позволяет в короткие сроки и с меньшими затратами получить качественное карбидокремниевое волокно.

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). Сейчас иностранные волокна запрещены к экспорту в Россию, что затрудняет создание композитов на их основе. И очень кстати, что технология новосибирских учёных позволяет в короткие сроки и с меньшими затратами получить качественное карбидокремниевое волокно для космонавтики и авиации.

Новый подход к созданию высокопрочных материалов основан на химической реакции образования карбида кремния на поверхности непрерывной углеродной нити, погружённой 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 градусов 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.

Командой уникального 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 миллионов рублей, после чего можно будет начать коммерческие поставки отечественных карбидокремниевых волокон.