Российские ученые разработали методику исследования авиационных композитов с использованием небольшого количества материала — всего около 1 кубического сантиметра. В проекте приняли участие специалисты из Сколковского института науки и технологий, Московского авиационного института и НИТУ МИСИС.
Алексей Салимон, заместитель руководителя лаборатории ускоренных частиц НИТУ МИСИС, отметил, что свойства композитов в лабораторных условиях и в готовых изделиях могут значительно различаться. Чтобы обеспечить стабильность характеристик, исследование предлагается начинать на микроуровне. Затем, применяя компьютерное моделирование и целенаправленные эксперименты, полученные данные можно масштабировать на более крупные образцы. Такой подход избавляет от необходимости изготавливать и подвергать нагрузкам большие образцы для анализа свойств материала.
Для реализации метода был создан лабораторный испытательный комплекс, включающий раму с датчиком усилий, микродвигателями и приводами, управляемыми дистанционно. Этот комплекс можно разместить внутри камеры сканирующего электронного микроскопа.
Во время испытаний миниатюрные образцы фиксируют специальными захватами и подвергают контролируемой деформации. Разработанный комплекс позволяет тестировать материалы на растяжение, сжатие и изгиб.
Евгений Статник, научный сотрудник Центра системного проектирования Сколтеха, пояснил, что традиционные испытания требуют значительных затрат материалов и сложного оборудования. Новый метод позволяет получать аналогичные данные, но с использованием миниатюрных образцов, что упрощает и удешевляет процесс. Кроме того, при наличии большого количества таких образцов можно провести больше тестов и собрать обширную статистическую базу.
Результаты этих экспериментов применяют для проверки математических моделей, объединяя экспериментальные и вычислительные данные. Такой подход помогает глубже понять свойства композитных материалов.