Сделано в Совьет юнион: какие композиты изобрели у нас?

На слуху непрерывно то углепластиковые детали автомобилей, то мембраны Gore-Tex, то гипсокартонные стены. И мы задали себе вопросительный мотив - а какие прорывы в области композитов сделали в Советском союзе?

Оттого что у нас были и есть крупные институты, занимающиеся разработкой композитных материалов - это и Уральский НИИ композиционных материалов, и НИАТ "Композит", и ЦНИИ специального машиностроения, и ВНИИ авиационных материалов. Давайте посмотрим!

Многие путают композитные материалы с полимерами, хотя это кардинально разные понятия. Полимер - это химическое соединение, состоящее из длинных макромолекул, единый материал. Композит же - это совокупность нескольких материалов, причём порой вообще неспособных на химическое взаимодействие. И вот здесь - значимый момент, обратите на него внимательность.

Композиционные материалы делятся на две большие группы - композиты армированные и наполненные. Наполненный композит имеет матрицу из одного материала, наполненную дискретными частицами другого материала; визуально он шибко похож на единое химическое соединение, из которого трудно выделить составляющие. Например, наполненным композитом является бетон (цемент, песок, щебень, вода).

Зачастую к наполненным композитам относят сложные сплавы, скажем, победит (вольфрам, кобальт, незначительное число углерода). Когда же мы в повседневной речи говорим словечко "композит", мы подразумеваем в первую очередь армированные композиционные материалы (в англоязычной литературе употребляется определение advanced cоmposites). Это матричные материалы, армированные высокопрочными волокнами других материалов. Скажем, железобетон - это как раз таковый композитный материал, он состоит из бетона, армированного металлическим каркасом.

Металл в свою очередность также не возбраняется армировать, в частности, волокнами бора - это будет цельнометаллический композит. И клееная фанера - это армированный композитный материал, ибо слои шпона в ней склеиваются таким образом, что волокна каждого нового слоя перпендикулярны волокнам предыдущего (собственно, вся история армированных композитов началась с комбинаций природных волокон).

Он представляет собой нити углеродного волокна в матрице из полимерных смол. Часто углепластики прочнее стали и при этом существенно легче. Полимеры не несложно могут быть, но чаще всего являются одним из составляющих композиционного материала.

Строгий полимерный композит - это углепластик, тот, что состоит из полимера, пронизанного углеродными волокнами. В общем, если перед вами материал, сочетающий несочетаемое и благодаря этому имеющий улучшенные сравнительно базовых компонентов свойства, то да, это композит. А ныне - советские композиты! Дельта-древесина Единственный из самых известных композитов, появившихся на свет в Советском Союзе, - это дельта-древесина, она же древесный слоистый пластик, она же балинит, она же лигнофоль, она же ДСП-10.

Нынче она потеряла свою стратегическую значимость и употребляется в основном для производства нагруженных деревянных элементов - к примеру, мебельных узлов. Но ещё полвека обратно дельта-древесина была одним из важнейших композитов аэрокосмической отрасли - из неё изготовляли силовые конструкции самолётов и планеров, вертолётные винты (например, лопасти Ми-10 сделаны из дельта-древесины) и так дальше. Со временем он стал одной из ведущих исследовательских площадок, занимавшихся разработкой композитных материалов, а кроме того сплавов и полимеров.

До 1940 года ВНИИ занимался вопросами металлических сплавов, в частности - разработкой авиационной брони. Тем временем, в советском авиастроении намечался кризис. Большая доля самолётов имела или цельнодеревянную, или деревометаллическую конструкцию, которая не выдерживала растущих скоростей и мощностей.

Конечно, уже строились цельнометаллические самолёты, в ходу был дюралюминий - но он был только дорог, как и другие сплавы алюминия, и массовое фабрика самолётов с дюралюминиевым каркасом наладить было проблематично. Больше того, заводы не имели ни опыта, ни мощностей для производства металлических профилей и вообще цельнометаллических самолётов.

В общем, нужен был лёгкий, прочный и элементарный в обработке материал. Это был один из первых самолётов, в конструкции которого обширно применялась дельта-древесина. Открытие сделал первостепенной важности инженер Кунцевского завода авиационных винтов и лыж Леонтий Иович Рыжков. В ходе опытов с винтами он разработал так называемую бакелитовую фанеру, позже получившую название "дельта-древесина".

Делается она так: прежде берёзовый шпон плотно пропитывается спиртовым раствором фенолформальдегидной смолы, далее прессуется, а затем его слои склеиваются. Получившийся материал становится крайне прочным, относительно лёгким и, что немаловажно, негорючим! Так как Кунцевский предприятие не имел мощностей для дальнейшей разработки, образцы и документы Рыжкова передали на ВИАМ, специализировавшийся на авиационных материалах.

К 1940 году дельта-древесина была доведена до окончательного состояния группой инженеров под руководством Якова Аврасина. В институте в том числе разработали ВИАМ-3Б, особый клей для бакелитовой фанеры. На снимке - изготовленные из дельта-древесины элементы конструкции.