5.3. Интеллектуальные полимерные композиционные материалы (ипкм).

Прогресс в различных областях техники, прежде всего, в авиакосмической технике, робототехнике, электронике, медицине связан с широким использованием наукоемких технологий.

В авиакосмической промышленности требования к конструкционным и специальным материалам, наиболее полно отвечающим современным тактико-техническим требованиям, стимулировал разработку и широкое использование композиционных материалов (КМ), прежде всего, полимерных композиционных материалов (ПКМ), ПКМ с непрерывными волокнами (ВПКМ).

ВПКМ — гетерофазные композиции, структура которых при использовании современного расчетного аппарата, может быть оптимизирована по отношению к характеру внешних воздействий и сконструирована с требуемым уровнем анизотропии свойств. ВПКМ — материалы многофункционального назначения, которые в зависимости от свойств компонентов, могут сочетать конструкционные свойства с радиопрозрачностью, хим. стойкостью, радиационной стойкостью и экранирующей ионизирующее воздействие способностью, радиоэкранированием и радиопоглощением, используемым для уменьшения радиолокационной заметности, УРЗ, в технологии Stealth.

При оптимизации структур ПКМ им придается определенный уровень интеллектуальности в части хотя и пассивной, но эффективной реакции материала на внешние воздействия (диссипация энергии при разрыве волокон, вязко-упругое поведение и гашение колебаний при вибрациях, в том числе композициями с пьезокерамическими наполнителями, остановка роста трещин стопперами и т.д.).

Интеллектуализация материалов направлена на обеспечение стабильности свойств конструкционных ПКМ за счет модификации их компонентами, использующими достижения микро-и нанотехнологий, переводящие ПКМ в самодиагностирующиеся и адаптирующиеся к внешним воздействиям ИПКМ с целью повышения надежности и долговечности конструкций из ПКМ, в том числе ПКМ специального назначения (например, обеспечивающих УРЗ и др).

Основа конструкционных и специальных ИМ – ВПКМ, армированные пластинки, ПКМ с планируемой анизотропией свойств, с оптимальным армированием. Обычно ВПКМ и конструкция из него создаются в одном технологическом процессе, включающим формирование, а затем формование изделия. Определенный уровень «интеллектуальности» ВПКМ обеспечивается интеллектом материаловеда, технолога и конструктора. Более высокий уровень «интеллекта» имеют ИПКМ, использующие компоненты, обеспечивающие самодиагностирование и адаптирование. Конструкционные ВПКМ с оптимальным армированием могут адекватно реагировать определенное время, определяющие их долговечность, ресурс, на стабильные во времени внешние воздействия.

ИПКМ способны адекватно реагировать на изменяющиеся внешние воздействия и корректировать свою структуру (и свойства) до уровня, оптимально соответствующего изменяющимся воздействиям.

Достижения микро и нанотехнологий (микро- и наносенсоры, процессоры, актюаторы) на первом этапе совершенствования ВПКМ (создание на их основе ИПКМ) нашли применение в качестве конструкционных и специальных (радиопоглощающих) материалов для авиакосмических конструкций. Они перспективны во всех областях (судостроение, автомобилестроение, строительство), где требуется повышение надежности и прогнозирование работоспособности конструкций.