В период с 13 по 14 декабря в г. Москва пройдет ежегодная национальная выставка «ВУЗПРОМЭКСПО», цель которой состоит в популяризации передовых инновационных технологий среди школьников, студентов и молодых ученых. Разработки ученых Южно-Уральского государственного университета будут также представлены на выставке.
Вадим Седухин, инженер кафедры «Техника и технология производства материалов» привезет в Москву образец запорной арматуры – вида трубопроводной арматуры, предназначенной для перекрытия потока нефти.
Данная разработка стала попыткой решить проблему загрязнения окружающей среды и потери нефтепродуктов вследствие нарушения герметичности и поражения материала труб и запорной арматуры.
Главной инновацией инженеров ЮУрГУ стал материал, из которого изготавливается рабочая часть запорной арматуры – задвижка, а также технология получения данного материала. Материал позволяет изделию сопротивляться сероводородной коррозии и абразивному изнашиванию в условиях транспортировки нефти по трубопроводам.
Технология изготовления материала представляет собой процесс электрошлакового переплава, который отличается от стандартной схемы переплава. На данный момент инженерами ЮУрГУ проведены исследования износостойкости в лаборатории коррозионной стойкости, изготовлены образцы запорной арматуры, которые проходят испытания на предприятии, занимающемся нефтедобычей.
По результатам исследований было установлено, что скорость коррозии экспериментальных металлических материалов составляет 0,01-0,2 мм/год. При это норма, принятая для изделий в добывающей промышленности, составляет 0,50 мм/год. Износостойкость изделий при использовании технологии, предлагаемой инженерами ЮУрГУ, повышается на 10-15 % по сравнению с изделиями, изготовленными традиционными технологиями. Результаты испытаний свидетельствуют о возможности применения данных материалов в условиях воздействия агрессивной среды (сероводородная коррозия) и абразивного износа.
НОЦ «Аэрокосмические технологии» представит на выставке несколько передовых разработок под руководством генерального директора научно-производственной компании РБ «Композит» Вячеслава Шестопалова, а именно, генератор холодной плазмы, сотовый наполнитель и композитный теплоизоляционный материал «Рб-эндокомб».
«Суть генератора холодной плазмы состоит в том, чтобы соединять друг с другом материалы, не способные соединиться другим способом. Генератор представляет из себя устройство, которое генерирует поток холодной плазмы. Плазма - это высоко ионизированный газ, имеющий в составе положительно заряженные и отрицательно заряженные частицы, которые обладают высокой степенью энергии. Именно поэтому они становятся оптически видимыми, и мы можем наблюдать поток светло-голубого цвета. Напряжение в генераторе (около 60 000 вольт) порождает высокий уровень ионизации, что обеспечивает достаточно низкую температуру потока частиц (40 градусов). Такая температура позволяет работать с большим спектром материалов. При воздействии на материал, например, пластик, потоком холодной плазмы, образуются свободные радикалы с открытой электронной связью, то есть, происходит разрыв молекулярных связей материала. Этот разрыв позволяет двум материалам вступить в химический контакт и «сцепить» их друг с другом. Таким образом, материалы «прилипают» друг к другу. Аналогом холодной плазмы выступает химическое травление. Это дорогостоящая химическая обработка, поэтому на сегодняшний день Швейцария, Германия и Китай активно занимаются применением холодной плазмы в промышленности. Наше преимущество состоит в том, что зарубежное оборудование стоит около 250 000 евро, в то время как наше устройство - не более 1 000 долларов», – объясняет Вячеслав Шестопалов.
Вторая инновационная разработка инженеров – сотовый наполнитель из стекловолокна. Это конструкционный материал, который представляет из себя ячеистые структуры, похожие на пчелиные соты. Такой материал обладает высокой прочностью, но, в то же время, сравнительно небольшой массой. В России сотовый наполнитель из стекловолокна используется только для большой авиации, космоса, что говорит о его высокой стоимости. В пример можно привести применение сотового наполнителя в качестве конструкционного материала для изготовления крупно-фюзеляжных самолетов.
Результатом инженеров под руководством Вячеслава Шестопалова было достижение более высокой прочности, нежели у существующих аналогов. Параметры прочности аналогов, выпускающихся ранее, составляют примерно 80кг/см2; инженеры НОЦ “Аэрокосмические технологии” достигли значения в 140 кг/см2. При этом себестоимость изготовления сотового наполнителя получается на 40% дешевле, чем у конкурентов из г. Томск и Всероссийского института авиационных материалов. На сегодняшний день активно ведутся переговоры с Авиационным комплексом им. Ильюшина о том, чтобы использовать сотовый наполнитель для полов самолетов АН-124, ИЛ-76. Кроме того, сотовый наполнитель можно также использовать для изготовления полов для прицепов. К примеру, согласно введенной системе “Платон”, с грузовиков взимается плата за нагрузку на ось свыше 12 тонн. Применяя сотовый наполнитель, разработанный под руководством Вячеслава Шестопалова, можно снизить вес прицепа до 4-6 тонн. Следовательно, грузовик сможет вместить дополнительно на 8 тонн больше полезной нагрузки.
Третья разработка НОЦ «Аэрокосмические технологии» – это композитный теплоизоляционный материал «Рб-Эндокомб». Он является основным конструкционным материалом для изготовления корпусных деталей гиперзвуковых летательных аппаратов. «Рб-Эндокомб» представляет из себя сотовый наполнитель, соты которого заполнены компаундами, специальным связующим на неорганической основе, которое обладает эндотермическими свойствами, выполняя роль «химического холодильника». Данный состав - инновация инженеров ЮУрГУ. Другими словами, такой материал поглощает теплоту, которая образуется во время реакции. В качестве примера использования “Рб-Эндокомб” можно привести изготовление облицовки гиперзвукового летательного аппарата. Поскольку «Рб-Эндокомб» является композитом, активация его химических компонентов будет происходить в зависимости от температуры облицовки аппарата. При достижении температуры облицовки 300 градусов во время набора гиперзвуковой скорости, срабатывает первый химический компонент, поглощающий тепло. Следующий компонент начинает работать при температурах 600-800 градусов. Последний компонент «активируется» при температуре выше 1000 градусов. Несмотря на относительно небольшую толщину теплоизоляционного слоя, «Рб-Эндокомб» обеспечивает высокую теплозащиту, что является значительным преимуществом данного материала. Также разработанный композит обладает радиопрозрачными свойствами во всем ВУЗПРОМЭКСПО – то выставка совместных разработок российских ученых и промышленных предприятий, на которой подводятся итоги реализации государственных и целевых программ, заказчиком которых выступает Минобрнауки России. В этом году пройдет пятая национальная выставка технических и технологических достижений науки.
Подробнее о выставке можно узнать на официальном сайте «ВУЗПРОМЭКСПО».