Последние новости
Главная / Технологии / История композитных материалов

История композитных материалов

История композитных материалов

Композиты появились несколько тысяч лет назад. Из композитных материалов сделаны погребальные маски фараонов Древнего Египта — их изготавливали из папируса, пропитанного древесной смолой. Кирпичи из глины и соломы, саман, — тоже композит. Жилища из самана строили еще в девятом тысячелетии до нашей эры. Конечно, ни о какой науке речи не шло — ​мастера того времени и не думали, что, соединяя разные материалы, создают композит. Они просто смешивали их друг с другом и выбирали подходящую комбинацию.

Наверняка вы много раз читали о том, что советский многоразовый космический корабль«Буран» был покрыт теплоизоляционной керамической плиткой.Произнося слово«керамический», каждый представляет что-то свое. Кто-то раковину в ванной комнате, кто-то любимую кружку, кто-то тонкий фарфори керамический «Буран» в струях плазмы. На самом деле космический корабль был покрыт плиткой из легкого материала, по структуре, похожего на мелкий, воздушный … засохший зефир. Делались плитки из взбитых, практически вспененных, кварцевых волокон.

Итак, поговорим о компопозитах.

Железобетон — первый «осмысленный» композитный материал. Его придумали в конце XIX века. Можно сказать, что композитные технологии появились именно тогда. Композит состоит из нескольких материалов, и что важно, с четкой макрограницей между ними. Так, упомянутый выше железобетон состоит из двух компонентов: металлической сетки и бетона с хорошо различимой границей. Другой многокомпонентный материал, сталь, — не композит. В ней углерод внедряется в кристаллическую решетку железа, и граница становится неразличима.

История композитных материалов

Многие интересные материалы появились благодаря военным разработкам. Во времена Второй мировой войны во Всесоюзном институте авиационных материалов придумали дельта-древесину — легкий и прочный материал из древесного шпона, пропитанного фенолили крезолоформальдегидной смолой. Из-за острой нехватки металла из дельта-древесины изготавливали силовые структуры самолетов, части их фюзеляжа и крыльев. Деревянные самолеты отлично показали себя в бою. Другой необычный материал, пайкерит, — тоже заслуга военных.

История композитных материалов

Британцы создали ковкий и прочный композит из целлюлозы и льда. Материал оказывает примерно такое же сопротивление взрыву, как бетон, а тает при этом намного медленнее, чем обычный лед. Пайкерит в 1940-е годы планировали использовать в проекте «Хаббакук» — британской программе по созданию композитного авианосца. На поверхности искусственного айсберга — авианосца из пайкерита военные хотели сделать полетную палубу, а внутри — ангары для самолетов. Но из-за технических трудностей проект закрыли. Понадобилось три жарких лета, чтобы полностью растопить построенный в Канаде прототип ледяного корабля.

XX век считается веком пластика. Из этого легкого и податливого материала изготавливают, кажется, все на свете. Но у пластика есть недостаток — хрупкость. Чтобы сделать его прочнее и долговечнее, технологи решили армировать пластик по аналогии с железобетоном. Так появились угле- и стеклопластики, которые все чаще применяют в промышленности — например в автомобилестроении. Первый композитный автомобиль, который производился серийно, — немецкий Trabant. Внешние элементы машины изготавливали из дюропласта — материала из отходов хлопчатобумажного производства, смешанных с фенолформальдегидной смолой.

История композитных материалов

Сделать еще один шаг вперед композитной отрасли позволило развитие космонавтики. Для «Бурана» пришлось разработать новые углерод-углеродные материалы для самых теплонагруженных деталей — носового обтекателя и передних кромок крыла. Специально для «Бурана» создали углеродный материал «Гравимол».

В 1889 году в Лондоне Менделееву подарили весы, одна чаша которых была сделана из золота, а вторая —из алюминия. В XIX веке алюминий считался очень ценным материалом: его продавали по 34 доллара за унцию, тогда как золото стоило 19 долларов за унцию. Прошло 130 лет, алюминий научились изготавливать в промышленных масштабах, и сейчас мы можем пойти в магазин и без проблем купить газировку в алюминиевой банке —металл стал общедоступным.

Композиты проходят тот же путь. Пока это дорогие материалы для массового использования, но технологии развиваются, и композитные материалы становятся дешевле. Еще 10 лет назад самый дешевый автомобиль с углепластиковой силовой структурой (монококом) McLaren MP4-12C стоил 150 тыс. евро, а сейчас можно купить бюджетный BMW i3 за 30 тыс. евро.

История композитных материалов

Важное преимущество композитов — неограниченный размер изделия. Самое большое судно из стеклопластика — российский тральщик «Александр Обухов». Корпус длиной 62 м изготовлен из монолитного стеклопластика без швов и заклепок. Такая конструкция надежна и герметична. Сегодняшние технологии не позволяют создать монолитное судно из металла, а вот из композитных материалов — без проблем. Эксперты верят, что композиты откроют новые возможности.

История композитных материалов

В космической отрасли композиты применяют не только для строительства кораблей. Их используют, например, для изготовления космических антенн на геостационарной орбите. Находящиеся на высоте 25 тыс. км, эти антенны при выходе из тени Земли переносят перепад температуры в 150–170 °C. Чтобы этот перепад не повлиял на конструкцию антенны, ее делают из углепластика, который не расширяется при нагреве.

История композитных материалов

15 ноября 1988 года совершил свой первый и единственный полет советский многоразовый космический корабль «Буран». Для него были разработаны углерод-углеродные материалы и антиокислительные покрытия для носового обтекателя и передней кромки крыла, которые могли выдерживать температуру до 1600 °C. Причем для этих элементов использовались разные варианты композитного материала, отличавшиеся видом углеродных волокон. Технология производства была многоступенчатой: формование, пропитка углеродом, кремнием при высокой температуре (до 3000 °C), затем — точнейшая механическая обработка. Толщина каждого элемента — 5–7 мм. Углерод-углеродным материалам для «Бурана» были присвоены марки «Гравимол» и «Гравимол-В» (по названиям головных предприятий, участвовавших в их создании, — «НИИграфит», ВИАМ, «Молния», ВНИИВПроект). Из композитного материала «Термар», разработанного в «НИИграфите», были изготовлены фрикционные диски тормозов «Бурана», а также самолетов Ан‑124, Ту‑160, Ту‑204, Ту‑214.

История композитных материалов

Источник

Смотрите также

СВЧ-радиолокаторы для БПЛА и вертолётов

СВЧ-радиолокаторы для БПЛА и вертолётов

Перспективная аппаратура обеспечит безопасную посадку беспилотников при неблагоприятных метеоусловиях.

В структурах Госкорпорации Ростех инициировали разработку радиолокационной аппаратуры нового типа. Перспективные комплексы будут работать на основе микроволнового (СВЧ) излучения, что позволит сделать её компактней существующих оптических систем. Благодаря этому новые радиолокаторы смогут использоваться в беспилотных аппаратах и компактных вертолётах.

Представители научно-производственного предприятия «Салют» (холдинг «Росэлектроника») заключили соглашение с Национальным центром вертолётостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова (входит в холдинг «Вертолёты России») о взаимодействии в области разработки новых радиолокационных систем.

СВЧ-радиолокаторы для БПЛА и вертолётов

СВЧ-радиолокаторы позволят беспилотным вертолётам осуществлять посадку в неблагоприятных метеоусловиях.Фото: vpk.name

В основе перспективных комплексов будет лежать сверхвысокочастотное (микроволновое) излучение, которое позволит анализировать окружающую среду – несмотря на оптические помехи, обусловленные сложными метеоусловиями. Кроме того, СВЧ-радиолокаторы смогут обнаружить угрозы там, где оптические системы будут неэффективными.

Представители НПП «Салют» отметили, что СВЧ-системы будут дешевле оптических комплексов, которые применяются на современных вертолётах. При этом, перспективная радиолокационная аппаратура может стать компактней. Благодаря нестандартной схемотехнике, и новым методам цифровой обработки сигналов, СВЧ-радиолокаторы смогут использоваться в лёгких вертолётах, и беспилотниках холдинга «Вертолёты России».

СВЧ-радиолокаторы для БПЛА и вертолётов

Перспективная аппаратура обеспечит безопасную посадку беспилотников при неблагоприятных метеоусловиях.

В структурах Госкорпорации Ростех инициировали разработку радиолокационной аппаратуры нового типа. Перспективные комплексы будут работать на основе микроволнового (СВЧ) излучения, что позволит сделать её компактней существующих оптических систем. Благодаря этому новые радиолокаторы смогут использоваться в беспилотных аппаратах и компактных вертолётах.

Представители научно-производственного предприятия «Салют» (холдинг «Росэлектроника») заключили соглашение с Национальным центром вертолётостроения имени М.Л. Миля и Н.И. Камова (входит в холдинг «Вертолёты России») о взаимодействии в области разработки новых радиолокационных систем.

СВЧ-радиолокаторы для БПЛА и вертолётов

СВЧ-радиолокаторы позволят беспилотным вертолётам осуществлять посадку в неблагоприятных метеоусловиях.Фото: vpk.name

В основе перспективных комплексов будет лежать сверхвысокочастотное (микроволновое) излучение, которое позволит анализировать окружающую среду – несмотря на оптические помехи, обусловленные сложными метеоусловиями. Кроме того, СВЧ-радиолокаторы смогут обнаружить угрозы там, где оптические системы будут неэффективными.

Представители НПП «Салют» отметили, что СВЧ-системы будут дешевле оптических комплексов, которые применяются на современных вертолётах. При этом, перспективная радиолокационная аппаратура может стать компактней. Благодаря нестандартной схемотехнике, и новым методам цифровой обработки сигналов, СВЧ-радиолокаторы смогут использоваться в лёгких вертолётах, и беспилотниках холдинга «Вертолёты России».

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Тайваньская компания TSMC, по некоторым данным, недавно лишилась сотни инженеров, которые нашли работу в Китае на более выгодных условиях.

За одну прошедшую неделю Китай переманил к себе более сотни ключевых специалистов TSMC.

TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)—тайваньскаякомпания, занимающаяся изучением и производствомполупроводниковых изделий. TSMC разработала большое количество перспективных технологий,производственных процессов, средств проектирования и стандартныхархитектур.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Охотниками за ценными кадрами TSMC, как поясняет Nikkei Asian Review, оказались две китайские компании: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) и Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC), а также их многочисленные дочерние и смежные структуры. Поступившие с Тайваня специалисты были примерно в равных долях распределены между двумя компаниями. HSMC была основана в 2017 году, а QXIC и вовсе появилась только в 2019 году. Первая из компаний, как сообщает источник, предложила выходцам из TSMC в два с половиной раза больше, чем они получали на Тайване.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Если процесс переманивания продолжится, и к зиме TSMC уже лишится половины своих инженеров, которые начнут работать в китайской SMIC? Что будет с акциями TSMC? Что будет с бюджетом TSMC? Сможет ли она существенно повысить зарплаты оставшемуся персоналу достаточно, чтобы противостоять полутора триллионам долларов, которые готов предложить этим инженерам Китай?

А убедить этих инженеров остаться в TSMC на вдесятеро меньшей зарплате (и возможностях) чем то, что может предложить Китай — не получится.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Что будут делать сотни ключевых западных компаний типа Apple, AMD, Intel, Qualcom, если в начале 2021 они придя на Тайвань за очередной партией чипов, увидят там лишь безлюдные корпуса фабрик, и ни одного человека который бы знал как с ними обращаться?

HSMC собирается построить за $18,4 млрд предприятие по производству 14-нм процессоров к 2022 году, а в перспективе рассчитывает освоить и 7-нм техпроцесс. В финансировании компания опирается на муниципальные власти Уханя и строительную компанию с юга Китая. Бывший операционный директор TSMC Чан Шан И (Chiang Shang-yi) занимает в HSMC пост генерального директора, поэтому выбор направления для привлечения ценных кадров этой компанией не вызывает удивления.

TSMC на запрос Nikkei ответила, что ежегодно штат компании покидают не более 5 % сотрудников, и она старается создать для персонала комфортные условия для работы и карьерного роста. Из неофициальных источников стало известно, что TSMC запретила поставщикам оборудования делиться с китайскими компаниями технологическими решениями, разработанными по её заказу. По мнению аналитиков Gartner, «воспитание» квалифицированных кадров в полупроводниковой отрасли занимает годы, и простое переманивание специалистов со стороны не может обеспечить моментального эффекта. Проблема китайской отрасли заключается в том, что на местном рынке присутствует много конкурирующих компаний, которые одновременно хватаются за большое количество проектов, распыляя ресурсы не самым эффективным образом.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Тайваньская компания TSMC, по некоторым данным, недавно лишилась сотни инженеров, которые нашли работу в Китае на более выгодных условиях.

За одну прошедшую неделю Китай переманил к себе более сотни ключевых специалистов TSMC.

TSMC(Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)—тайваньскаякомпания, занимающаяся изучением и производствомполупроводниковых изделий. TSMC разработала большое количество перспективных технологий,производственных процессов, средств проектирования и стандартныхархитектур.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Охотниками за ценными кадрами TSMC, как поясняет Nikkei Asian Review, оказались две китайские компании: Quanxin Integrated Circuit Manufacturing (QXIC) и Wuhan Hongxin Semiconductor Manufacturing Co (HSMC), а также их многочисленные дочерние и смежные структуры. Поступившие с Тайваня специалисты были примерно в равных долях распределены между двумя компаниями. HSMC была основана в 2017 году, а QXIC и вовсе появилась только в 2019 году. Первая из компаний, как сообщает источник, предложила выходцам из TSMC в два с половиной раза больше, чем они получали на Тайване.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Если процесс переманивания продолжится, и к зиме TSMC уже лишится половины своих инженеров, которые начнут работать в китайской SMIC? Что будет с акциями TSMC? Что будет с бюджетом TSMC? Сможет ли она существенно повысить зарплаты оставшемуся персоналу достаточно, чтобы противостоять полутора триллионам долларов, которые готов предложить этим инженерам Китай?

А убедить этих инженеров остаться в TSMC на вдесятеро меньшей зарплате (и возможностях) чем то, что может предложить Китай — не получится.

Игроки полупроводникового сектора. Как Китай ценные кадры переманивает

Что будут делать сотни ключевых западных компаний типа Apple, AMD, Intel, Qualcom, если в начале 2021 они придя на Тайвань за очередной партией чипов, увидят там лишь безлюдные корпуса фабрик, и ни одного человека который бы знал как с ними обращаться?

HSMC собирается построить за $18,4 млрд предприятие по производству 14-нм процессоров к 2022 году, а в перспективе рассчитывает освоить и 7-нм техпроцесс. В финансировании компания опирается на муниципальные власти Уханя и строительную компанию с юга Китая. Бывший операционный директор TSMC Чан Шан И (Chiang Shang-yi) занимает в HSMC пост генерального директора, поэтому выбор направления для привлечения ценных кадров этой компанией не вызывает удивления.

TSMC на запрос Nikkei ответила, что ежегодно штат компании покидают не более 5 % сотрудников, и она старается создать для персонала комфортные условия для работы и карьерного роста. Из неофициальных источников стало известно, что TSMC запретила поставщикам оборудования делиться с китайскими компаниями технологическими решениями, разработанными по её заказу. По мнению аналитиков Gartner, «воспитание» квалифицированных кадров в полупроводниковой отрасли занимает годы, и простое переманивание специалистов со стороны не может обеспечить моментального эффекта. Проблема китайской отрасли заключается в том, что на местном рынке присутствует много конкурирующих компаний, которые одновременно хватаются за большое количество проектов, распыляя ресурсы не самым эффективным образом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *