Слайд 1 - Нанотехнологии и наноматериалы
advertisement
Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ РАЗРАБОТОК В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИЙ В НАУКОЕМКОМ МАШИНОСТРОЕНИИ (авиа- и автомобилестроении) Проректор по УМР КГТУ-КАИ, Директор НИИ НТМ Насыров И.К. Структура центра Центр композитных технологий КГТУ-КАИ РНОЦ КГТУ-КАИ ИСПЫТАТЕЛЬНАЯ ЛАБОРАТОРИЯ ПРОЧНОСТИ, АККРЕДИТОВАННАЯ АР МАК КГТУ-КАИ РЕГИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ КГТУ-КАИ СХЕМА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ПРЕДПРИЯТИЯМИ КВЗ ОКБ «СОКОЛ» КФ КБ «ТУПОЛЕВ» ОАО «Казаньоргсинтез» КАПО МВЕН ИНУМиТ Региональный научно-образовательный центр Промышленное освоение производства материалов Технологии изготовления конструкций Проверка свойств материалов Региональный научнообразовательный центр Создание материалов и препрегов Производство конструкций Проверка свойств конструкций Подготовка специалистов, научное сопровождение разработка оснастки Региональный центр метрологии и сертификации Имеющееся оборудование: •Просвечивающий электронный микроскоп JEM •Вакуумный пост •Вакуумная установка для напыления •Ультрамикротом •Ультразвуковой диспергатор На основе соглашения с ВНИИМС лаборатория включается в состав Центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии в Приволжском федеральном округе Региональный центр метрологии и сертификации В течение 2009 года предполагается дооснащение лаборатории основным оборудованием: • Двухлучевой сканирующий электронный микроскоп Cross Beam •LIBRA-120 Просвечивающий электронный микроскоп • Рентгеновский дифрактометр XRD-6000 • Оптический спектрофотометр UV-VIS-1700 Лаборатории Центра Композитных Технологий Механические свойства материалов Физико-химия КМ Технология КМ Центр Композитных Технологий ДМА Ударостойкость Испытательная лаборатория Испытательная лаборатория прочности, аккредитованная АР МАК КГТУ-КАИ Зал испытаний авиационных конструкций Фундаментальные исследования Количественная теория дифракции на круговых, хиральных, спиральных и радиальных нанотрубках 350000 Круговая 300000 Винтовая Спиральная Интенсивность 250000 200000 150000 100000 50000 0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Параметр h Волновые явления во внутренней полости нанотрубок (дифракция Френеля) 11 Диагностика структуры слоистых нанотрубок • Развита количественная теория дифракции на слоистых нанотрубках • Исследована структура диэлектрических нанотрубок хризотила как основы нового типа базисных элементов наноэлектроники • Совместно с ВНИИМ им. Д.И. Менделеева ведется разработка метрологического обеспечения нанотехнологий с использованием нанотрубок Диагностика углеродных нанотрубок Количественная теория дифракции на цилиндрических кристаллах адаптирована к случаю углеродных нанотрубок Методами электронной микроскопии и рентгеновской дифракции исследована структура нанотрубок углеродного наноматериала «Таунит» Установлено присутствие двух типов нанотрубок, определены их структурные характеристики Диагностика нанокомпозиционных материалов на основе углеродных нанотрубок Исследование наномодифицированного полиэтилена и результатов обработки УНТ с помощью ПАВ нанотрубки «зигзаг» пучки нанотрубок Поверхности разрыва образцов полиамидов с дисперсным наполнением стекловолокном, модифицированных нанотрубками частицы ПАВ полиамид полиамид нить стекловолокна нанотрубки «кресло» нанотрубки «кресло» Определение фазового состава образцов детонационных наноалмазов Образцы для исследований предоставлены Российской академией ракетных и артиллерийских наук. Исследования проводились следующими методами: Рентгеноструктурный анализ; Просвечивающая электронная микроскопия; Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения; Микродифракция электронов; Комбинационное рассеяние света. Сетевая информационно–аналитическая система организации и сопровождения маршрутного обучения при повышении квалификации кадров на базе научно–образовательных структур ННС Кристаллография кристаллов и нанотрубок Рентгеноструктурный анализ поликристаллов Дифракционные исследования структуры нанотрубок Нанофотоника и дифракционная оптика Нанобиотехнология, нанобиотехника, и наноструктуры Плазменные и плазмохимические методы получения наноматериалов Технология производства изделий из композитов Фрактальные методы анализа морфологии наноструктурированных материалов Физико-химия кластеров и наночастиц Создание наномодифицированных ударо-, тепло- и термостойких композитов и технологии производства на их основе деталей авиа-, авто- и судостроения Повышение стабильности механических свойств Исходный материал – ПА-СВ-30-3М Max 17,3 kN Материал: ПА-СВ-30-3М Наномодифицирующие компоненты: УНТ «Зилант», УНДА, шихта. Min 12,4 kN Результат: Стабильность свойств при статических испытаниях при нормальных условиях выросла в 1,6-1,8 раза. Наномодифицированный материал (1% УНТ «Зилант») Max 19,2 kN Min 17,0 kN ПРОЕКТ. ПРОМЫШЛЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО АВИАЦИОННЫХ РТИ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ УЛЬТРАДИСПЕРСНЫХ НАНОАЛМАЗОВ Применение детонационных НА и АШ для наполнения эластомерных материалов (в частности, резин на основе фторкаучуков, полиизопренового, бутадиен-стирольных и бутадиен-нитрильных каучуков) приводит к: - увеличению условной прочности резин в 1,5 – 2,0 раза; - возрастанию сопротивления раздиру резин в 1,35 – 2,0 раза; - увеличению эластичности резин на 50 – 70 %; - уменьшению абразивного износа резин в 1,3 – 2,0 раза; - снижению коэффициента трения резин по металлу в 1,3 – 5,0 раз; - увеличению коэффициента морозостойкости резин на 50%; - повышению стойкости резин к тепловому старению; - увеличению стойкости резин к агрессивным средам; - улучшению технологичности и реологических свойств резиновых смесей. Применение УНТ в качестве структурных модификаторов КМ на основе полимерных бумаг Nomex® и Kevlar® РЕЗУЛЬТАТЫ: степень диспергирования УНТ в рабочих составах (аппрет, связующее БФОС) – до 80 % стабильность суспензий УНТ – до 6-8 часов повышение прочности Концентрация наночастиц в покрытии NOMEX® Эффективная прочность (критическая нагрузка/масса) 0 0,02 % 0,2 % 2% Kevlar 0,1 417,16 544,1 1742,81 456,6 Nomex 0,13 653,04 553,1 1335,85 605,9 KEVLAR® NOMEX® KEVLAR® Экспериментальная установка ПРОЕКТ. Создание наномодифицированных ударо- и термостойких композитов и технологии производства на их основе деталей авиа-, авто и судостроения Центр Композитных технологий в КГТУ-КАИ (Казань) Копёр для исследования ударостойкос ти КМ Dynatup 9250HV (Instron, США) Увеличение ресурса и живучести конструкций транспортных средств за счет повышения: ударостойкости деталей с сохранением их прочностных и жесткостных свойств; трещино- и износостойкости; теплостойкости ПРОЕКТ. Производство 8-местного самолета для местных воздушных линий с использованием современных разработок в области нанотехнологий.
