Ресурсы
Композитная четверка: Россия вышла в лидеры по производству промышленных коктейлей
Представьте себе обычный коктейль. Он состоит из множества ингредиентов, каждый из которых придает напитку неповторимую нотку и особый вкус. Композит — это, по сути, то же самое, только в промышленном масштабе. И Россия становится лидером в производстве таких «коктейлей». Композитные материалы не просто очередной научно-технический термин, это одно из направлений, определяющее развитие современной промышленности, авиации, автомобилестроения и даже медицины.
В 2023 году РФ вошла в четверку мировых композитных лидеров наряду с США, Японией и странами ЕС. По словам генерального директора «Росатома» Сергея Лихачева, наша страна полностью обеспечивает свои потребности, растущую экономику и индустриальный ландшафт. А сам «Росатом» — передовая госкорпорация, лидер в производстве такого важного композита, как углеродное волокно.
В 2023 году РФ вошла в четверку мировых композитных лидеров наряду с США, Японией и странами ЕС. По словам генерального директора «Росатома» Сергея Лихачева, наша страна полностью обеспечивает свои потребности, растущую экономику и индустриальный ландшафт. А сам «Росатом» — передовая госкорпорация, лидер в производстве такого важного композита, как углеродное волокно.
Airbus A380 более чем наполовину состоит из композитов
Как вы уже поняли, композит — это материал, который создан из двух и более «ингредиентов» и обладает такими свойствами, которых нет у его отдельных составляющих. Каждый компонент композита «приправляет» конечный продукт.
Упомянутое углеродное волокно — один из самых распространенных видов композита. Оно состоит из супертонких нитей атомов углерода. Такое волокно крайне прочное и при этом очень легкое.
К слову, больше половины массы самолета Airbus A380 складывается из различных композитов. То есть для создания одного такого воздушного судна требуется почти 150 тонн композитных материалов. Неудивительно, что они так востребованы!
Упомянутое углеродное волокно — один из самых распространенных видов композита. Оно состоит из супертонких нитей атомов углерода. Такое волокно крайне прочное и при этом очень легкое.
К слову, больше половины массы самолета Airbus A380 складывается из различных композитов. То есть для создания одного такого воздушного судна требуется почти 150 тонн композитных материалов. Неудивительно, что они так востребованы!
Древнее изобретение
Самый древний композитный материал — привычная нам древесина. Она состоит из целлюлозных волокон, окруженных матрицей лигнина — природного полимера. Целлюлоза придает древесине прочность и упругость, в то время как лигнин обеспечивает жесткость. Эта уникальная комбинация делает дерево одновременно прочным и гибким, что позволило ему быть идеальным строительным материалом на протяжении тысячелетий.
Экспериментировали с композитом и древние люди. Например, они создали саманный кирпич. Наши далекие предки добавляли в глину солому и другие органические материалы, выкладывали получившуюся смесь в форму, высушивали и использовали для строительства. Здания из саманного кирпича, построенные тысячелетия назад, до сих пор можно встретить в Египте.
Древние римляне использовали такой знакомый всем композит, как бетон, а жители Месопотамии еще 8 тыс. лет назад пропитывали борта своих лодок смолой, тем самым укрепляя их.
Экспериментировали с композитом и древние люди. Например, они создали саманный кирпич. Наши далекие предки добавляли в глину солому и другие органические материалы, выкладывали получившуюся смесь в форму, высушивали и использовали для строительства. Здания из саманного кирпича, построенные тысячелетия назад, до сих пор можно встретить в Египте.
Древние римляне использовали такой знакомый всем композит, как бетон, а жители Месопотамии еще 8 тыс. лет назад пропитывали борта своих лодок смолой, тем самым укрепляя их.
Фанера, которая не горит
Современное применение композитов началось в XX веке с развитием авиационной и космической отраслей. В 1930-е годы советское авиастроение столкнулось с проблемой: деревянные детали самолетов быстро устаревали и изнашивались, алюминия не хватало, а ближайший конкурент и соперник на международной арене — Германия — уже обладал первыми цельнометаллическими машинами.
Решение нашел главный инженер Кунцевского завода авиационных винтов и лыж Леонтий Рыжков. И оно было гениальным. В ходе своих опытов Рыжков получил особый вид фанеры, который в будущем получит название «дельта-древесина». Этот материал не только превзошел обычное дерево, но и оказался прочным, легким и устойчивым к огню.
Дельта-древесину использовали при создании истребителей, вертолетов и другой летающей техники.
Еще одним пионером-исследователем мирового уровня в области композитных материалов стал Андрей Буров из Института кристаллографии РАН. В тех же 1930-х годах он придал композитным разработкам статус самостоятельного научного направления.
В течение всего века ученые модернизировали композитные материалы, и теперь представить себе жизнь без них невозможно.
Решение нашел главный инженер Кунцевского завода авиационных винтов и лыж Леонтий Рыжков. И оно было гениальным. В ходе своих опытов Рыжков получил особый вид фанеры, который в будущем получит название «дельта-древесина». Этот материал не только превзошел обычное дерево, но и оказался прочным, легким и устойчивым к огню.
Дельта-древесину использовали при создании истребителей, вертолетов и другой летающей техники.
Еще одним пионером-исследователем мирового уровня в области композитных материалов стал Андрей Буров из Института кристаллографии РАН. В тех же 1930-х годах он придал композитным разработкам статус самостоятельного научного направления.
В течение всего века ученые модернизировали композитные материалы, и теперь представить себе жизнь без них невозможно.
Дивный композитный мир
Несколько лет назад своими действиями Америка пыталась заблокировать производство российского лайнера МС-21. Они запретили поставлять в РФ композиты, что, впрочем, в долгосрочной перспективе только сыграло России на руку, значительно ускорив разработку отечественных аналогов. Теперь 40% массы воздушного судна составляют российские композитные материалы. Так что можно смело сказать американцам спасибо.
Корабль противоминной обороны «Лев Чернавин» проекта 12 700 — восьмой в своем ряду — будет охранять Балтийское море в условиях растущего напряжения из-за действий НАТО. Главная особенность корабля — его монолитный стеклопластиковый корпус. Этот материал легче, прочнее и лучше сопротивляется коррозии, чем металл, поэтому новый корабль более устойчив к магнитным минам. Ожидается, что подобные суда станут основой минно-тральных сил ВМФ России.
Композиты применяют в российских железнодорожных составах, как в случае с электропоездом «Иволга 3.0». А в Ульяновской области скоро начнут производство композитных лопастей для ветрогенераторов.
На самом деле композиты нас окружают со всех сторон, а мы об этом даже не подозреваем.
Страшно подумать, что было бы с Россией, если бы в 2023 году она не могла сама обеспечивать себя этими материалами.
Корабль противоминной обороны «Лев Чернавин» проекта 12 700 — восьмой в своем ряду — будет охранять Балтийское море в условиях растущего напряжения из-за действий НАТО. Главная особенность корабля — его монолитный стеклопластиковый корпус. Этот материал легче, прочнее и лучше сопротивляется коррозии, чем металл, поэтому новый корабль более устойчив к магнитным минам. Ожидается, что подобные суда станут основой минно-тральных сил ВМФ России.
Композиты применяют в российских железнодорожных составах, как в случае с электропоездом «Иволга 3.0». А в Ульяновской области скоро начнут производство композитных лопастей для ветрогенераторов.
На самом деле композиты нас окружают со всех сторон, а мы об этом даже не подозреваем.
- Современные стоматологические пломбы содержат композитные смолы, состоящие из органической матрицы и неорганических наполнителей.
- Из композитных материалов изготавливают шары для боулинга, ручки и карандаши, сковородки и раковины, консервные банки и очки, одежду и обувь.
- Обычная, знакомая всем акриловая ванна тоже состоит из композита.
Страшно подумать, что было бы с Россией, если бы в 2023 году она не могла сама обеспечивать себя этими материалами.
Технологический прорыв
Итак, Россия вошла в четверку лидеров по производству композитов. Благодаря усилиям ученых, инженеров, промышленников наша страна достигла полного импортозамещения в этом направлении, при этом не уступая в качестве мировым стандартам. С каждым годом отрасль показывает рост в 10%, а более 150 реализуемых проектов привлекают инвестиции в размере 160 млрд рублей.
Однако перед нами стоит еще много задач. Например, расширение производства. Отрасль ждет приток свежих кадров: нужны технологи, химики, физики, программисты и исследователи. Также актуальна задача модернизации административных и регуляторных процессов, обновление существующих стандартов и ГОСТов. Кроме того, нужно активно стимулировать спрос на композитные изделия как в промышленной сфере, так и среди граждан. Важную роль играет и разработка методов переработки и повторного использования композитов.
Целый комплекс новых задач и вызовов, на наш взгляд, смело можно сравнить с аналогичным процессом из недавнего прошлого — индустриализацией СССР. Но если раньше акцент был сделан на развитии металлургической промышленности, то сегодня приоритет сдвинулся в сторону композитных технологий. С учетом текущих тенденций к 2030 году Россия не только утвердится в рядах лидеров, но и возглавит этот список.
Верь в Россию
Однако перед нами стоит еще много задач. Например, расширение производства. Отрасль ждет приток свежих кадров: нужны технологи, химики, физики, программисты и исследователи. Также актуальна задача модернизации административных и регуляторных процессов, обновление существующих стандартов и ГОСТов. Кроме того, нужно активно стимулировать спрос на композитные изделия как в промышленной сфере, так и среди граждан. Важную роль играет и разработка методов переработки и повторного использования композитов.
Целый комплекс новых задач и вызовов, на наш взгляд, смело можно сравнить с аналогичным процессом из недавнего прошлого — индустриализацией СССР. Но если раньше акцент был сделан на развитии металлургической промышленности, то сегодня приоритет сдвинулся в сторону композитных технологий. С учетом текущих тенденций к 2030 году Россия не только утвердится в рядах лидеров, но и возглавит этот список.
Верь в Россию
23.09.2023