В Московском автомобильно-дорожном государственном техническом университете (МАДИ) разработали способ готовить более прочные эпоксидные покрытия и клеи. Жидкую смесь несколько секунд обрабатывают ультразвуком, и частицы наполнителя распределяются в ней равномерно.
Исследователи воздействуют на жидкий композит ультразвуком с амплитудой колебаний 20 мкм в течение 10–15 секунд. В смоле возникает кавитация: образуются и схлопываются микроскопические пузырьки, создавая точки высокого давления, которые разрывают комки на отдельные частицы. Одновременно акустические течения (потоки жидкости, вызванные звуковой волной) разносят частицы по всему объёму. Вязкость смеси падает до 15–25 % от исходной, смола лучше обволакивает наполнитель и после застывания образует однородную структуру.
На испытаниях износостойкость чистого эпоксидного покрытия выросла на 11 %, композита с графитом — на 35 %. Сильнее всего эффект проявился у материала с нитридом бора: он стал изнашиваться более чем в 4 раза медленнее необработанного, а коэффициент трения снизился с 0,264 до 0,223. Под атомно-силовым микроскопом поверхность обработанных образцов после трения оставалась ровной, частицы из неё не выкрашивались. Прочность клеевых соединений на сдвиг выросла на 20–40 %, до 8,68 МПа у образцов с нитридом бора.
Пока это лабораторные испытания образцов. Метод рассчитан на износостойкие покрытия и комбинированные соединения, где клей сочетается со сваркой или заклёпками, в авиа- и автомобилестроении, а также при ремонте оборудования. По словам авторов, обработка занимает секунды и не требует замены оборудования. Дальше команда планирует подобрать режимы для других смол и наполнителей и опробовать метод на предприятиях транспортно-дорожного комплекса.
Исследование выполнено за счёт гранта Российского научного фонда.
