Разработка металлополимерных гибридных материалов с использованием методов ионной имплантации и электронно-лучевой обработки

Проект направлен на решение научной проблемы по разработке металлополимерных гибридных материалов на основе металлических сплавов и полимерных композиционных материалов (ПКМ), эксплуатируемых в условиях Крайнего Севера. Металлополимерные гибридные материалы находят применение в добывающей промышленности для создания более прочных, долговечных и устойчивых к коррозии конструкций, например, их можно использовать для изготовления: деталей горнодобывающих машин, элементов трубопроводов, защитных покрытий для металлоконструкций, для защиты от намерзания в осенне-зимний период. Применение металлополимерных гибридных материалов может повысить эффективность работы добывающих предприятий за счет увеличения срока службы оборудования, снижения затрат на ремонт и обслуживание, трудозатрат на очистку при намерзании добываемой породы. Разработка металлополимерных гибридных материалов актуальна в связи с особыми климатическими условиями региона и необходимостью создания материалов, устойчивых к низким температурам, влажности, УФ-облучению и другим факторам. Металлополимерные гибридные материалы должны обладать высокой прочностью, морозостойкостью, устойчивостью к коррозии и другими свойствами, которые позволят им эффективно функционировать в условиях арктических регионов. Для решения данной задачи предлагается создание металлополимерных материалов на основе металлических сплавов и ПТФЭ. Политетрафторэтилен (ПТФЭ) обладает уникальными свойствами среди полимеров, такими как химическая инертность, термо- и морозостойкость, низкий коэффициент трения и широкий диапазон рабочих температур, что делает его универсальным материалом для разных областей применения. Из-за особенностей структуры ПТФЭ, полимер обладает рядом недостатков, таких, как низкая износостойкость, хладотекучесть и низкая твердость. Также, из-за низкой поверхностной энергии молекул, из ПТФЭ практически невозможно сформировать пленочные покрытия на поверхностях любой химической природы: металлических, керамических, полимерных, композиционных. Это ограничивает его практическое применение, хотя покрытия из ПТФЭ очень привлекательны с точки зрения защиты материалов от воздействия агрессивных сред, УФ-облучения, радиации, изнашивания, коррозии, обледенения. Решением проблемы износостойкости, хладотекучести и твердости ПТФЭ является создание полимерных композиционных материалов (ПКМ) на его основе с введением разных видов твердых наполнителей и применением современных технологий механоактивации и ультразвуковой обработки компонентов на стадии смешения. Что касается создания металлополимерных гибридных материалов на его основе, то практически не имеется таких работ. Одним из решений данной проблемы является модификация поверхности ПТФЭ ионизированными и заряженными частицами (методы ионной имплантации и электронно-лучевой обработки). Такая модификация направлена на функционализацию поверхности полимера активными группами, что позволит повысить его адгезию к другим материалам, например металлам. Одним из основополагающих моментов будут исследования, направленные на решение вопросов по влиянию природы наполнителя в ПКМ на поверхностное модифицирование методами ионной имплантации и электронно-лучевой обработки. Однако, в литературе встречается мало исследований по данной тематике исследований, а именно по созданию металлополимерных покрытий из ПТФЭ и ПКМ на его основе. Таким образом, результаты, полученные в рамках выполнения проекта, соответствуют высокому уровню научно-технического развития, позволят внести новый вклад в направлении исследования влияния методов поверхностной модификации ПКМ на основе ПТФЭ и позволят расширить номенклатуру полимерных материалов. Кроме того, проект отвечает приоритетному направлению региона по технологии и методам получения, адаптации и применения новых материалов с заданными свойствами для Севера, что может иметь важное значение для развития региона и повышения его конкурентоспособности.