Badania

Nowy materiał dla przemysłu lotniczego i kosmicznego

Opublikowano: 2020-10-06

forum akademickie
Źródło: www.pw.edu.pl

Lekki, wytrzymały mechanicznie i przewodzący ciepło, a przede wszystkim – z właściwościami ekranującymi promieniowanie elektromagnetyczne – taki będzie nanokompozyt polimerowy, nad którym pracują naukowcy z Wydziału Fizyki Politechniki Warszawskiej. 

Projekt pt. „Opracowanie technologii produkcji wielofunkcyjnych nanokompozytów polimerowych do zastosowań w przemyśle lotniczym i kosmicznym” jest jednym z sześćdziesięciu, które zostały zakwalifikowane do finansowania w jedenastej edycji programu LIDER, organizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju. Pracami zespołu kierować będzie dr Anna Łapińska z Wydziału Fizyki.

– Współczesne statki powietrzne oraz kosmiczne są maszynami niezwykle zaawansowanymi, w których ogromną rolę odgrywa szereg systemów elektronicznych. Ich prawidłowe współdziałanie jest kluczowe dla życia i zdrowia załogi oraz pasażerów. Jednak obecność tylu urządzeń elektronicznych implikuje szereg zagrożeń, takich jak m.in. interferencja sygnału elektromagnetycznego, przegrzewanie się elementów elektronicznych, duża waga całej konstrukcji. Problemy te rozwiązuje się obecnie poprzez ekranowanie sygnału elektromagnetycznego, specjalne systemy uziemień oraz ochronę przed zwarciami prądu, a problemy z generacją ciepła rozwiązywane są przy pomocy specjalnych materiałów (TIM). Z kolei wagę redukuje się poprzez użycie różnego rodzaju kompozytów – wyjaśnia dr Anna Łapińska.

Większość stosowanych rozwiązań oparta jest na metalach, które są ciężkie, drogie, trudne w obróbce, korozyjne i sztywne. Dlatego istnieje ogromne zapotrzebowanie na materiały alternatywne: lekkie, elastyczne, tańsze, o doskonałych właściwościach. Takie są materiały o strukturze dwuwymiarowej, które w połączeniu z polimerową matrycą dadzą nowoczesny, wielofunkcyjny produkt.

– Wspomniane materiały o strukturze 2D wyróżniają się wieloma niezwykłymi cechami, przede wszystkim przewodnictwem cieplnym – dla grafenu jest ona ponad 10 razy lepsza niż dla srebra – i wytrzymałością na rozciąganie: ponownie dla grafenu jest ona ponad 300 razy lepsza od stali konstrukcyjnej czy kevlaru – precyzuje dr Łapińska. – MXeneny cechują się najwyższą efektywnością ekranowania EMI wśród syntetycznych materiałów, która wynosi 93 dB  i jest porównywalna dla najlepszych obecnie na rynku EMI metali. Heksagonalny azotek borku w kompozycie polimerowym powoduje wzrost jego przewodnictwa, siły adhezji oraz poprawia parametry dielektryczne, m.in. stałą dielektryczną. Dodatkowo wszystkie te materiały są ultralekkie.

W ramach projektu powstanie wielofunkcyjny nanokompozyt polimerowy na bazie materiałów 2D o właściwościach ekranujących promieniowanie EMI, przewodzący ciepło, wytrzymały mechanicznie oraz lekki.

– Mój nanokompozyt będzie występował w postaci pasywnych elementów elektronicznych oraz powłok do kabli elektrycznych oraz telekomunikacyjnych – mówi badaczka z Wydziału Fizyki PW. – Znajdzie zastosowanie w szczególności w sektorach lotniczym oraz kosmicznym.

Projekt, na który dr Łapińska uzyskała dofinansowanie w wysokości blisko 1,5 mln zł, zakończy się w 2023 roku.

W XI edycji programu LIDER finansowanie otrzymało w sumie 60 projektów na łączną kwotę 84 761 494,30 zł. Wśród laureatów są przedstawiciele 31 instytucji. Dominują młodzi badacze z Politechniki Warszawskiej i Akademii Górniczo-Hutniczej im. H. Kołłątaja w Krakowie – po 7 projektów, Politechniki Wrocławskiej (5) i Politechniki Śląskiej (4).

MK, źródło: PW


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie