Специальная игла с зазубринами помогла ученым повысить устойчивость стеклопластика к расслоению. Испытания показали заметное улучшение, но обнаружили и недостаток метода.

Слоистые композиты используют в самолетах, автомобилях и спортивном оборудовании. Они легкие и прочные, однако сильный удар или изгиб может вызвать трещину между слоями. Именно с этим уязвимым местом работали специалисты ЮУрГУ и их коллеги из Бельгии и Китая.

Метод напоминает шитье, только без ниток. Установка с зазубренной иглой многократно прокалывает уложенную слоями стеклоткань. При каждом движении часть волокон протягивается в глубину материала и связывает слои поперек. Технологию называют иглопробивной обработкой, или фелтингом.

Дополнительные нити и прослойки здесь не нужны: используются волокна самой ткани. Поэтому толщина и масса материала не увеличиваются. Обрабатывать можно отдельные участки, например наиболее уязвимые к ударам.

Для эксперимента взяли российскую стеклоткань Т-13 с эпоксидной матрицей ETAL-370. На квадратном сантиметре делали десять проколов, формируя около 870 поперечных волокон.

Результаты оказались неоднозначными. Для возникновения и развития трещин потребовалось на 40–44% больше энергии, прочность при изгибе выросла на 33%, а площадь повреждений при низкоскоростных ударах сократилась не менее чем на 15%. Зато прочность при растяжении снизилась на 25%.

Авторы считают, что локальная обработка может помочь использовать преимущества технологии там, где особенно вероятны удары. Исследование Сергея Сапожникова, Галины Форенталь, Александра Херувимова, Степана Ломова и Яо Ляоцзюня опубликовано в журнале Polymer Composites.