Российские ученые нашли альтернативу тефлону для мостовых опор
Российские ученые нашли материал для мостовых опор, который снижает внутренние напряжения примерно на 15% и дольше сохраняет эластичность на морозе, чем обычный тефлон. Новый композит может повысить надежность мостов и сократить необходимость частых ремонтов.
Источник: ПНИПУ
МОСКВА, 15 сентября /Новости науки/. Российские ученые нашли материал для мостовых опор, который испытывает меньшие внутренние нагрузки и дольше сохраняет эластичность на морозе, чем обычный тефлон. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале Polymers.
«Наилучшие результаты показал композит на основе радиационно-модифицированного тефлона с углеродным волокном. По сравнению с традиционным материалом он снижает интенсивность напряжений в среднем на 15%. То есть такой полимерный слой будет испытывать меньшие внутренние нагрузки и медленнее изнашиваться», — отметил Юрий Носов, старший преподаватель кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ.
Материал предназначен для скользящих слоев в опорных частях мостов. Такие полимерные пластины разделяют стальные элементы конструкции, уменьшают трение между ними и помогают равномерно распределять нагрузку. От их состояния зависит износ опорной части и срок ее службы.
Сейчас для таких элементов широко используют тефлон. Однако под нагрузкой он постепенно деформируется, при нагревании расширяется, а при снижении температуры теряет эластичность. По данным исследователей, классический тефлон становится жестким и хрупким уже при температуре около плюс 14 градусов.
Российские специалисты сравнили несколько современных износостойких композитов с традиционным тефлоном. Образцы испытывали на промышленной установке, изменяя нагрузку и температуру от минус 40 до плюс 80 градусов, чтобы воспроизвести условия, в которых работают мостовые конструкции.
Испытания нового материала
Наиболее перспективным оказался композит на основе радиационно-модифицированного тефлона с углеродным волокном. Помимо снижения интенсивности внутренних напряжений примерно на 15%, он сохраняет эластичность при более низких температурах. Переход материала в хрупкое состояние происходит на 20–25 градусов ниже, чем у обычного тефлона.
Чтобы оценить поведение материалов непосредственно в конструкции, исследователи также создали компьютерную модель опорной части моста. В нее поочередно помещали разные композиты и оценивали, как при изменении температуры распределяются нагрузки, деформируется скользящий слой и меняется давление.
По мнению авторов работы, более широкий температурный диапазон и меньшие внутренние нагрузки позволяют рассматривать композит с углеродным волокном как перспективный материал для мостов, в том числе в регионах с холодным климатом. Его применение может повысить износостойкость опорных частей и увеличить срок их эксплуатации без частых ремонтов.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ).
«Наилучшие результаты показал композит на основе радиационно-модифицированного тефлона с углеродным волокном. По сравнению с традиционным материалом он снижает интенсивность напряжений в среднем на 15%. То есть такой полимерный слой будет испытывать меньшие внутренние нагрузки и медленнее изнашиваться», — отметил Юрий Носов, старший преподаватель кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ.
Материал предназначен для скользящих слоев в опорных частях мостов. Такие полимерные пластины разделяют стальные элементы конструкции, уменьшают трение между ними и помогают равномерно распределять нагрузку. От их состояния зависит износ опорной части и срок ее службы.
Сейчас для таких элементов широко используют тефлон. Однако под нагрузкой он постепенно деформируется, при нагревании расширяется, а при снижении температуры теряет эластичность. По данным исследователей, классический тефлон становится жестким и хрупким уже при температуре около плюс 14 градусов.
Российские специалисты сравнили несколько современных износостойких композитов с традиционным тефлоном. Образцы испытывали на промышленной установке, изменяя нагрузку и температуру от минус 40 до плюс 80 градусов, чтобы воспроизвести условия, в которых работают мостовые конструкции.
Испытания нового материала
Наиболее перспективным оказался композит на основе радиационно-модифицированного тефлона с углеродным волокном. Помимо снижения интенсивности внутренних напряжений примерно на 15%, он сохраняет эластичность при более низких температурах. Переход материала в хрупкое состояние происходит на 20–25 градусов ниже, чем у обычного тефлона.
Чтобы оценить поведение материалов непосредственно в конструкции, исследователи также создали компьютерную модель опорной части моста. В нее поочередно помещали разные композиты и оценивали, как при изменении температуры распределяются нагрузки, деформируется скользящий слой и меняется давление.
По мнению авторов работы, более широкий температурный диапазон и меньшие внутренние нагрузки позволяют рассматривать композит с углеродным волокном как перспективный материал для мостов, в том числе в регионах с холодным климатом. Его применение может повысить износостойкость опорных частей и увеличить срок их эксплуатации без частых ремонтов.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда (РНФ).
