Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) открыли метод усиления пластика, применяемого в производстве автомобильных салонов и кузовов, корпусов электроники и бытовой техники, а также в других отраслях промышленности. АБС-пластик (акрилонитрил-бутадиен-стирол) становится более прочным при добавлении в него укрепляющих волокон через определенный диаметр сопла 3D-принтера, откуда поступает расплавленный материал, сообщили в пресс-службе университета.
"АБС-пластик является одним из наиболее распространенных материалов для создания деталей в автомобильной промышленности, корпусов электроники, бытовой техники, канцелярских товаров, игрушек, фурнитуры и прочего. Его популярность обусловлена простотой использования и доступностью по цене. Однако у этого вида пластика есть недостатки: низкая прочность и склонность к деформациям под нагрузками. Применяя 3D-печать и укрепляя АБС-пластик, можно сделать его более прочным и долговечным", - отметили в университете.
Ученые заявили, что АБС-пластик подлежит модификации путем добавления коротких волокон. Такие композиты адаптируются к различным задачам благодаря улучшенным физико-механическим свойствам, таким как улучшенная прочность при растяжении, жесткость, ударопрочность, стабильность размеров, теплостойкость и устойчивость к химическим воздействиям. В частности, для укрепления пластика в ПНИПУ предложили использовать углерод, стекло, базальт, а также учитывать диаметр сопла 3D-принтера и угол заполнения.
"Диаметр сопла является одним из наиболее важных параметров, влияющих на механические свойства образцов. Максимальная прочность достигается при использовании сопла с диаметром 0,8 мм для всех типов наполнителей. Применение укрепленного АБС при 3D-печати позволяет увеличить прочность изделий на 60 %", - подчеркнул кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории "Механика биосовместимых материалов и устройств" ПНИПУ Михаил Ташкинов.
Ученые также исследовали свойства различных видов укрепляющих волокон. Например, добавление углерода в АБС-пластик обеспечивает оптимальное соотношение прочности к весу и жесткости. Углеродные волокна легкие, что способствует поддержанию общего веса деталей и повышению прочности. Они обладают электропроводностью и могут использоваться для рассеивания статического электричества. Такой вид укрепления обладает лучшими эксплуатационными характеристиками, но, как правило, стоит дороже, чем другие варианты. Стеклянные и базальтовые волокна обеспечивают баланс между производительностью и доступностью по цене, что делает их привлекательными для многих областей применения.
Исследование пермских ученых выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда и опубликовано в журнале "Polymers" за 2024 год.
