Ученые Тамбовского государственного университета имени Г.Р. Державина в рамках гранта Российского научного фонда решают задачу улучшения прочностных и эксплуатационных свойств льда.
– Планы освоения Арктики включают в себя обширный круг задач, сопряженных с использованием строительных и конструкционных материалов с повышенными прочностными свойствами, способных эффективно работать в условиях экстремального холода, – говорит старший научный сотрудник НИИ «Нанотехнологии и наноматериалы» Державинского Вячеслав Родаев. – Но завоз большого количества материалов с «материка» ограничен сезонностью судоходства и большими затратами. Поэтому для сооружения взлетно-посадочных полос, разгрузочных площадок, дорог, переправ, зданий и других объектов весьма привлекательно использовать местные легкодоступные материалы, в том числе лед. При этом прочностные характеристики природного льда невысоки, но их возможно увеличить, например, созданием ледовых композитов путем замораживания воды с введенными в нее специальными добавками.
Ученые Державинского университета под руководством академика РАН Вячеслава Бузника предлагают использовать в качестве наполнителя органические и неорганические наночастицы, которые можно получить из природного сырья, например, микроцеллюлозы и кварцевого песка. Получаемые ледовые композиты экологичны, недороги в изготовлении, после завершения эксплуатации не требуют утилизации.
Исследователям удалось разработать ледовые композиты, прочность которых превышает прочность чистого льда в 4 раза, при этом значительно увеличивается его трещиностойкость вплоть до подавления хрупкого разрушения – основного бича льда как конструкционного материала.
– Следствием добавления наночастиц в лед является как уменьшение размеров его зерен, так и уменьшение длины зернограничных трещин, – добавил Вячеслав Родаев.
В планах масштабировать лабораторную методику и разработать технологию производства готовых изделий и конструкций на основе ледовых композитов
Исследования осуществляются в соответствии с программой развития Державинского университета в рамках федеральной программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».
Подробнее с научными исследованиями Державинского по этой теме можно ознакомиться в журнале Journal of Composites Science и в Журнале технической физики.