Композитные материалы уже много лет используются во многих отраслях промышленности: в машиностроении, строительстве и даже авиастроении. Начали создаваться они еще в СССР. Для этого в Советском союзе были создан ряд научно-исследовательских институтов. Некоторые из них на сегодняшний день продолжают работать. Как композиты получили большое распространение и стали основой современной промышленности расскажем в статье.
Виды композитов
Композиты получаются благодаря смешению нескольких различных материалов, невзаимодействующих между собой. Физические и химические свойства их различны, но вместе они образуют новый особо прочный продукт.
По принципу своего создания композиты бывают наполненные и армированные. Первые отличаются тем, что основную массу составляет матрица, пустоты которой заполняются другим сырьем, состоящим из мелких частиц. При соединении образуются особо прочные композиты. К ним относятся победитовые сплавы, состоящие из вольфрама, кобальта и углерода; а также обычный бетон. Последний, как известно, состоит из простых компонентов: песка, щебня, воды и цемента. После смешивания компонентов и застывания образуется однородная масса, которую трудно разделить на составляющие.
Основой армированных композитов является матрица, которая усиливается волокнами более прочного материала. Примером является железобетон, где прочность обычного бетона усилена железным каркасом. Фанера тоже является композитом, поскольку волокна листов шпона склеиваются перпендикулярно друг другу.
Изобретение дельта-древесины в СССР
В СССР для строительства самолетов требовались легкие, но прочные материалы. Изготавливать комплектующие самолетов из металла было дорого и сложно, к тому же они были слишком тяжелые и неповоротливые. Основа для будущей дельта-древесины появилась в 1935 году. Ее изобрел Л. И. Рыжков. В то время он работал главным инженером Кунцевского завода воздушных винтов. Вскоре его материал стал одним из самых известных композитов в СССР.
В рамках проведения многочисленных опытов с винтами инженер разработал «бакелитовую фанеру». Процесс изготовления был прост. Шпон дерева пропитывался составом из спирта и фенолформальдегидной смолы, прессовался и склеивался. Полученная древесина была легкой, негорючей и имела повышенную прочность.
Поскольку Кунцевский завод не имел возможностей для дальнейшего совершенствования технологии, проект был передан в НИИ авиационных материалов. Там в 1940 году специалисты смогли разработать клей для бакелитовой фанеры. После чего композит получил название дельта-древесины. Она активно использовать в планерах, самолетах И-301, ЛаГГ-3. Через некоторое время из нее начали изготавливать детали для ракеты Р-7.
Сегодня дельта-древесину заменили другие композиты, однако она осталась незаменима при изготовлении мебели, рукояток режущих и садовых инструментов.
Силикальцит
В 1948 году эстонцем Йоханнесом Хинтом в СССР был изобретен силикальцит. Иначе его называют искусственным камнем. В его состав вошли 90% песка и 10% извести, которые нагревались вместе под давлением. Новый композит оказался прочнее и легче бетона, прост в изготовлении и имел низкую стоимость производства.
В советские годы силикальцитными плитами был выложен канал Москва — Волга и даже строились экспериментальные дома, например «Соцгородок» Кандалакши (Карелия). Однако оказалось, что производство силикальцита вредное из-за образования мелкодисперсной пыли и требует высокой квалификации сотрудников. Позже технология была продана странам Запада, где сегодня продолжает активно использоваться. В СССР после смерти изобретателя разработки были забыты.
Композитная сетка
В 1980 годы рост экономики в СССР пошел на спад, но военная промышленность продолжала развиваться. Для создания современных ракет «Молодец» и «Тополь-М» требовался прочный и жесткий корпус.
Советский ученый В. В. Васильев изобрел новый прочный продукт — композитную сетку. Его разработка заключалась в том, что композит соединялся с сетчатой структурой из устойчивых к коррозии материалов. Оказалось, что при меньшем весе конструкции характеристики композитной сетки стали намного выше. Позже она была применена при изготовлении ракеты-носителя «Протон-М», которая занималась доставкой грузов на МКС.
Изобретение композитов в СССР явилось прорывом в создании новейших высокопрочных материалов. В лабораториях НИИ за годы Советской власти было создано множество интересных проектов. Некоторые из них используются по сей день в России, США, Европе для нужд военной и гражданской промышленности. Работы над созданием новейших композитов продолжаются.