Новый класс сверхлёгких, высокопрочных композитов на основе СВМПЭ
На нашем предприятии начато производство сверхлёгких, высокопрочных композитов на основе СВМПЭ. Эти композиты относятся к новому классу под общим названием «AQUA-LITE-PRO». Они изготавливаются из различных полимеров разными способами, но всех их объединяют свойства — лёгкость, прочность, плавучесть.
Мы предлагаем новый многослойный композитный материал, созданный чередованием слоёв на основе прессованной ваты из нановолокон сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) и матов или тканей из волокон Dyneema®. Матрицей является связующее из термореактивной смолы. Такие пластики обладают исключительно низкой плотностью, высокой удельной прочностью, плавучестью и устойчивостью к воде, УФ-излучению, химикатам и биологическому старению.
Ключевые свойства композита
| Плотность | 0.3 – 0.95 г/см³ (плавает) |
| Прочность на растяжение | 80 – 150 МПа (в зависимости от армирования) |
| Прочность на изгиб | 100 – 250 МПа |
| Ударопрочность (по Шарпи) | Высокая (вязко-упругое поведение) |
| Водопоглощение (7 дней) | < 0.1% |
| Температурный диапазон | -60 °C … +90 °C |
| Устойчивость к УФ | Высокая (с защитным слоем) |
| Срок службы (оценка) | > 20 лет (в морской среде) |
В многослойном композите, чередуя последовательность слоёв из матов Dyneema и слоёв прессованной нановаты СВМПЭ, можно добиться уникального сочетания характеристик AQUA-LITE-PRO. Такая структура перспективна для ударопрочных применений, особенно при распределённой нагрузке по площади (взрыв, удар обломком, падение).
Роль слоёв при нагружении
1. Маты или ткань из волокон Dyneema® (микроволокна)
Основная функция: рассеивание энергии удара + защита от проникновения.
- Работают на растяжение при ударе — волокна «натягиваются», поглощая энергию.
- Распределяют нагрузку по площади за счёт структуры переплетений.
- Задерживают осколки, пули, обломки благодаря высокой прочности и жёсткости.
- Обеспечивают гибкость и устойчивость к многократным деформациям.
2. Прессованные пластины из ваты СВМПЭ (нановолокна)
Основная функция: высокая плотность энергопоглощения + локальное упрочнение + сдерживание деформации.
- Плотная, упорядоченная структура нановолокон работает как наноармированная пластина.
- При ударе: волокна вытягиваются, матрица разрушается, но энергия поглощается за счёт трения и перепутанности.
- Огромное количество межволоконных контактов рассеивает энергию на наноуровне.
- Снижают локальную деформацию и увеличивают жёсткость — «панцирь» между мягкими матами.
Применение пластика
- Морские и водные технологии
- Плавучие платформы, понтоны, буи;
- Корпуса катеров, дронов, судов на воздушной подушке;
- Спасательные средства, жилеты.
- Авиация и дроны (UAV)
- Лёгкие панели обшивки, элементы фюзеляжа;
- Защитные кожухи, опоры.
- Спортивный инвентарь
- Сноуборды, лыжи, кайтборды;
- Элементы защиты (шлемы, наколенники).
- Строительство и архитектура
- Лёгкие панели для перегородок, фасадов;
- Звуко- и теплоизоляция (при комбинировании со вспененными слоями).
- Автомобилестроение
- Элементы интерьера, обшивки, панели;
- Снижение массы → рост запаса хода электромобилей.
- Упаковка премиум-класса
- Ударопрочные кейсы, футляры для оптики, приборов, музыкальных инструментов.
- Космос и робототехника
- Спутники, марсоходы, дроны — где критичны масса и надёжность.
Ближайшие перспективы
Представляет интерес создание пластика с применением матов или тканей из гибридных высокопрочных волокон и пластин из нановолокон этих материалов, чтобы расширить эксплуатационные диапазоны применения.
Наше предприятие располагает технологиями получения, компактирования и пропитки нановолокон из основных высокопрочных и высокомодульных полимеров — СВМПЭ и арамидов.
На фото — листовые материалы композиционного пластика с различным сочетанием слоёв.
