Учёные Кабардино-Балкарского государственного университета им. Х.М. Бербекова (КБГУ) совместно с другими российскими исследователями разработали экологически безопасные полимерные материалы, которые могут полноценно заменить металлы в медицине, авиации, автомобилестроении и ряде других сфер. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.
В промышленности всё более актуальна задача снижения массы металлических конструкций без потери прочности - особенно в авиации, где каждый лишний килограмм влияет на расход топлива, а также в медицинской технике. При этом многие существующие альтернативы металлам уступают им по термостойкости и механическим характеристикам, из‑за чего их применение ограничено.
Разработка КБГУ призвана закрыть этот вопрос. Полученные полимерные материалы сохраняют работоспособность в диапазоне температур от −100 до +300 °C, а по массе заметно выигрывают у традиционных металлов: они примерно на 70% легче титана, на 50% легче алюминия и на 80% легче стали.
Как объяснила проректор КБГУ по научно‑исследовательской работе Светлана Хаширова, такие материалы позволяют значительно облегчать изделия в разных отраслях. В качестве примера она привела авиацию: замена 15 тысяч металлических зажимов в самолёте на полимерные аналоги способна дать экономию более 2 млн рублей на топливе и уменьшить выбросы CO₂ на 80 тонн в год.
Ключевой частью работы стал новый подход к переработке: исследователи адаптировали технологию порошкового литья (PIM) под полимерные материалы. Это даёт возможность использовать высокомолекулярные полимерные порошки, которые трудно перерабатывать традиционными методами. Ранее порошковое литьё применяли главным образом для металлов и керамики.
Авторы отмечают, что предложенный способ отличается экологичностью: он минимизирует образование отходов, сокращает сроки производства, расширяет возможности изготовления пластиковых деталей и при этом позволяет вторично перерабатывать сами материалы.
В ходе исследований порошковое литьё использовали для высокотемпературных полимеров - полиэфиркетонов и полисульфонов, включая полиэфирэфиркетон (PEEK) и полифениленсульфон (PPSU), которые уже востребованы в авиации и медицине. Отличительная особенность метода КБГУ - возможность превращать ценные сверхвысокомолекулярные порошки в изделия сложной геометрии.
В ближайших планах команды - вывести на рынок 10 медицинских марок таких полимеров. Благодаря прочности они подходят для многократной стерилизации и позволят создавать более лёгкие инструменты, упрощающие работу хирургов во время длительных операций. В России, подчёркивают в университете, подобные материалы пока не выпускаются.