Самолеты без металла: новые полимеры меняют авиацию после катастрофы в США

Ученые во всем мире разрабатывают материалы, которые сделают привычные нам вещи по-настоящему сверхпрочными. В Австралии создали сплав, который в 300 раз крепче стали.

А российские ученые разработали пластик, который невозможно сломать. Какие технологии обеспечат нам максимальную прочность? Об этом рассказали в программе "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Бронированный автомобиль за 43 миллиона рублей

Сверхзвуковые скорости, броня, способная остановить пулю из пистолета, и стекла, которые не берет даже взрывчатка, используются для создания такой машины. Кажется, это предел мечтаний для любого, кто боится за свою безопасность.

"По желанию клиента мы можем усилить автомобиль дополнительной защитой. Она позволит выдержать обстрел из автоматических винтовок, подрыв гранатами, а также остановит попадание газа в салон. Дверные ручки можно снабдить электрошокером, распылителями перцовых баллончиков, а бортовой компьютер защищен от хакерских атак", – рассказал вице-президент компании – производителя бронированных авто Джо Вега.

Такой неуязвимый суперкар уже оценили полицейские Саудовской Аравии. Но есть один нюанс, который охладит пыл любого желающего – стоит он умопомрачительные 43 миллиона рублей.

Впрочем, ученые уже нашли способ удешевить сверхпрочность. Они создали десятки технологий, которые могут сделать любую вещь вокруг нас такой же крепкой, но при этом доступной.

Сверхпрочные мосты из пластика: крепче стали, легче алюминия

Железнодорожный мост через реку Хуанхэ в Китае этим летом не выдержал испытания на прочность. Стальной трос лопнул, не справившись с чудовищной нагрузкой.

Недостроенный пролет обрушился с высоты 50 метров, 12 рабочих погибли, еще четверо пропали без вести. Как избежать подобных трагедий в будущем?

Неожиданное решение нашли ученые из Техаса. Они уверяют, что сверхпрочные мосты можно строить из пластика. Их новый материал крепче стали, но при этом легче алюминия.

"Новый композит мы назвали "ароматический термореактивный со-полиэфир". Это сложно запомнить, но мы уверены, что вы еще не раз о нем услышите. Наш уникальный пластик имеет в своем составе сверхпрочное углеродное волокно и превосходит по своим свойствам большинство современных материалов", – сообщил профессор кафедры аэрокосмической техники Техасского университета Мохаммад Нараги.

Такой чудо-пластик не просто прочный, он почти живой: чувствует нагрузку и подстраивается под нее и вместо того, чтобы треснуть, упруго прогибается.

Но главная особенность в другом. Если материал согнуть, то достаточно теплого воздуха, и он, словно по волшебству, вернется к своей идеальной форме.

"Этот пластик – просто фантастика. Это идеальное решение для аэрокосмической, автомобильной и оборонной отраслей. Из него можно создавать детали самолетов, мостов, укреплений. Он дарит нам безопасность, вот что главное", – подчеркнула доцент кафедры материаловедения, инженерии и химии Техасского университета Эмили Спенсер.

Прочность дорогам обеспечит морская губка

Прочность не просто свойство материала, а вопрос жизни и смерти. Вспомните Бангкок весной 2025 года: город, который никогда не считался сейсмоопасным, внезапно содрогнулся от подземных толчков, и то, что должно было защищать, стало ловушкой.

Недостроенный небоскреб в центре города не выдержал даже четырех баллов и сложился, как карточный домик.

"Среди возможных причин мы выделяем нарушение технологий строительства, и в том числе использование некачественной стали", – отметил экс-министр транспорта и градостроительства Таиланда Сурия Джунгрунгреангкит.

Выходит, даже самые прочные материалы могут предать в самый неподходящий момент, но чтобы сделать их по-настоящему надежными, не нужно изобретать велосипед. Секрет уже давно придуман природой и спрятан на морском дне.

У морской губки нет мозга, но есть то, чего порой не хватает инженерам-архитекторам, – идеальная структура. Австралийские ученые выяснили: решетчатый скелет губки становится толще при растяжении и тоньше при сжатии, что позволяет суперэффективно гасить любую нагрузку.

"Мы изучили морскую губку под названием "Корзинка Венеры". Потом с помощью компьютерного моделирования создали 3D-модель инновационного материала из термопластичного полиуретана. Новый материал в 13 раз жестче аналогов. А его устойчивость к деформации выше на целых 60%", – уточнил директор Центра инновационных конструкций и материалов Мельбурнского Королевского технологического университета И Мин Се.

Прочный морозоустойчивый асфальт: инновационная разработка российских ученых

Вот бы такую сверхпрочность придать асфальту. Он порой рассыпается прямо под колесами, ведь виной всему шипованная резина, перепады температуры и бесконечные перегрузки. Но и эту проблему российские ученые, кажется, решили.

Они изобрели уникальную присадку для битума на основе особого резинового порошка. Ее частицы как миллионы мини-амортизаторов увеличивают вязкость и намертво сцепляют покрытие, делая его почти вечным.

"Использование нашего модификатора меняет практически все основные, принципиально значимые для дорожного покрытия свойства: морозостойкость, влагостойкость, водопоглощение. Повышает устойчивость битумного покрытия, асфальтового покрытия к растрескиванию при минусовых температурах", – рассказал заведующий научно-производственной лабораторией "Технология резино-битумных материалов" ИГХТУ Сергей Комаров.

Создать инновацию – это полдела. Нужно доказать, что она работает. Для этого дорожники уложили пробный участок и два года испытывали его на прочность – наблюдали, как покрытие ведет себя в самых экстремальных условиях.

"Наша организация произвела устройство экспериментального участка на автомобильной дороге Иваново— Ярославль. В районе третьего километра было устроено 709 метров дорожного полотна.На сегодняшний день покрытие эксплуатируется два года, показатели все в норме, колея незначительна", – сообщил начальник отдела контроля качества дорожно-строительной компании Сергей Тюленев.

Супердобавка не только укрепляет асфальт, но и удешевляет его на 15%, ведь битума теперь нужно меньше. К тому же дорога из такого материала служит дольше, а значит, и ремонтировать ее придется реже.

Как российские ученые укрепили фюзеляжи лайнеров

Изнашивается не только асфальт, даже прочная обшивка самолетов со временем устает от постоянных перегрузок. Представьте: вы в самолете на высоте 10 километров. Внезапно раздается скрежет, и корпус лайнера начинает трещать по швам. Именно это и произошло несколько лет назад с американским бортом.

Но не спешите вычеркивать авиаперелеты из своих планов. Российские ученые из Кабардино-Балкарии уже позаботились о нашей безопасности. Они создали сверхпрочные полимеры, которые заменят металл в самолетостроении.

"Последние годы мы активно занимаемся так называемыми суперконструкционными полимерами, которые обладают рядом уникальных свойств, такими как сверхпрочность, сверхлегкость. Они не горят, они не тонут, они способны заменить металлы во многих применениях, поэтому эти материалы высоко ценятся в тех отраслях, где необходимо снизить вес, увеличить прочность, долговечность, износостойкость, коррозионостойкость, радиационную стойкость", – уточнила доктор химических наук, руководитель Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Светлана Хаширова.

Такие полимеры чувствуют себя как дома даже в экстремальных условиях: от лютых —100°С до испепеляющих +300°С. Они вдвое легче титана и на 60% – стали.

А теперь внимание – главный бонус. Замена 15 тысяч металлических зажимов на полимерные аналоги в одном самолете экономит на топливе до двух миллионов рублей в год. И если это сделает дешевле билеты, пассажиры будут благодарны.

Но на самом деле нам уже есть за что благодарить кабардинских разработчиков.

"У нас представлены образцы изделий, созданные из наших материалов. Это воздуховод для самолета МС-21, созданный из полифениленсульфона, который был получен у нас в лаборатории. Сейчас проходит испытание. Этот воздуховод легче, чем сделанный из металла, на 40%, но по прочности ему не уступает", – сообщил младший научный сотрудник Центра прогрессивных материалов и аддитивных технологий КБГУ Асланбек Тлупов.

Суперстекло для смартфона выдерживает кипяток и морозы

Вот бы такую же прочность подарить и нашим смартфонам, которые часто ломаются при падениях. Мольбы пользователей, кажется, услышали китайские инженеры. Их новейшая модель с корпусом из суперстекла с добавлением лития, алюминия и бора выдерживает абсолютно все: и кипячение, и заморозку, и даже тиски.

"Стандарт IP69 гарантирует, что смартфон прошел испытание струями очень горячей воды, бьющими с четырех сторон со скоростью 15 литров в минуту. А лично я погружал его в ведро с водой практически на целый день. Под водой эта модель может провести почти трое суток", – отметил руководитель компании – производителя смартфонов Мадхав Шет.

Современные технологии делают нашу жизнь не только удобнее, но и безопаснее. От дорог под колесами до самолетов над головой – везде нас теперь защищает наука.

Еще больше интересного от РЕН ТВ – в канале "Рен. Знание" мессенджера MAX