Композиты на основе тростника
Ученые ТПУ изучили теплофизические характеристики образцов композиционных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника.
Композиционных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника могут быть перспективными для изготовления мебели и использования в строительной отрасли. Кроме того, производство подобных материалов поможет сократить использование древесины.
Образцы композитов из жмыха сахарного тростника были изготовлены в Университете Аквила (Италия). Данные материалы, по мнению ученых, можно успешно применять для теплоизоляции строительных сооружений в странах с жарким климатом, а также для изготовления мебели. Кроме того, технология производства древесностружечных панелей, в состав которых входит жмых сахарного тростника, поможет сократить использование древесины, что позволит снизить экологическую нагрузку на леса. Однако за счет структурных особенностей качество таких материалов сложнее контролировать, т. е. выявлять дефекты, которые могут серьезно повлиять на эксплуатацию.
Разработка композитных материалов из органических волокон на основе сахарного тростника — это сравнительно новое направление, которому посвящено пока не так много исследований. При этом существует определенная проблема контроля их качества: традиционные методы — рентген и ультразвук — не подходят из-за разнородной структуры и незначительного ослабления ионизирующего излучения. Во время транспортировки или установки такие панели могут подвергаться воздействию ударных повреждений, вызывающих расслоения. В большинстве случаев подобные дефекты невооруженным глазом выявить невозможно. Ученые ТПУ, для анализа ударных повреждений, в образцах применяли два метода: активную инфракрасную термографию и терагерцовую визуализацию.
Для изучения дефектов четыре образца композитов подвергали ударным повреждениям с энергией удара от 5 до 30 Дж. Затем характер повреждений оценивался как политехниками, так и зарубежными коллегами.
Потом в ТПУ проводились экспериментальные исследования теплофизических характеристик композиционных материалов с помощью активной инфракрасной термографии. А зарубежные ученые, в свою очередь, использовали излучение в терагерцовом диапазоне с длиной волны от 0,1 до 1 миллиметра. Затем результаты комбинировались.
В итоге — эти способы контроля дефектов (активная инфракрасная термография и терагерцовая визуализация) дали хорошие результаты. Они позволяют определять размер зон ударного повреждения, визуализировать то, как расслоения в материале распределяются по глубине и как температуропроводность — параметр, определяющий скорость распространения тепла в среде, — варьируется в зависимости от изменений структуры материала.
Было определено, что в образцах, в которых удар сильнее, температуропроводность ниже. Иными словами, скорость распространения тепла в дефектных структурах за счет того, что там есть расслоения, ниже. Это хороший параметр, позволяющий оценить структуру материала в зависимости от степени его дефектности. Так, температуропроводность образцов в зависимости от энергии удара варьировалась от 4 до 24%.
Информационный источник пресс-служба Томского политехнического университета, http://news.tpu.ru/
