Testowanie kompozytów w warunkach ekstremalnych
Kompozyty z osnową polimerową zrewolucjonizowały przemysł lotniczy, umożliwiając tworzenie ekologicznych struktur zmniejszających zużycie paliwa. Takie materiały muszą znosić pracę w ekstremalnych środowiskach, między innymi w wysokich i niskich temperaturach oraz przy znacznych obciążeniach. Cyjanoestry to względnie nowa grupa żywic termoutwardzalnych. W porównaniu z żywicami epoksydowymi są one mniej podatne na mikropęknięcia, szczególnie po zahartowaniu, i mniej chłoną wilgoć. Prace projektu SPECIMEN (Study on the processing and the performance of cyanate ester composites towards the optimization for harsh service environments) pozwoliły lepiej poznać reakcje cyjanoestrów na długoterminowe działanie skrajnych warunków otoczenia i ustalić stopień pogorszenia ich właściwości. Uczestnicy projektu zajęli się dostarczeniem wytycznych dotyczących stosowania kompozytów na bazie cyjanoestrów przy podwyższonych temperaturach rzędu 200–250°C i wysokiej wilgotności. Działania te wpisują się w szerszy plan zastępowania stopów aluminiowych w różnego rodzaju strukturach podstawowych i pomocniczych w celu uzyskania odpowiednio dobrych osiągów. Po przeanalizowaniu wymaganych osiągów, właściwości materiałów i zaleceń dostawców naukowcy wybrali do dalszych prób dwa różne rodzaje materiałów. Wybrano polimery wzmacniane włóknami szklanymi (GFRP) i węglowymi (CFRP), przetwarzane odpowiednio w autoklawie lub metodą formowania przetłocznego żywicy. Następnie ustalono plan testów w celu zdefiniowania procedury postarzania i określono program testowania umożliwiający sprawdzanie zgodności wybranych materiałów. Ponadto naukowcy opracowali procesy produkcji obu rodzajów materiałów i zoptymalizowali procesy wytwórcze dla GFRP i CFRP. Zdefiniowano nowy proces bazowy z zastosowaniem katalizatora i utwardzania. Po zoptymalizowaniu procesów uczestnicy projektu SPECIMEN przygotowali całościową metodologię do badania procesów pogarszania się właściwości na podstawie danych ze wstępnej selekcji i testów. Zastosowana metodologia bazuje na testach przyspieszonego starzenia, które pozwoliły lepiej poznać różne mechanizmy degradacji przy wysokich temperaturach eksploatacji. Projekt SPECIMEN umożliwił lepsze zrozumienie procesów degradacji cyjanoestrów w niesprzyjających środowiskach z wykorzystaniem zaawansowanych procedur selekcji i testowania materiałów w połączeniu ze zoptymalizowanymi procesami produkcyjnymi. Omawiane prace pozwolą dokładniej poznać zachowania tych materiałów na wszystkich etapach cyklu życia samolotu, od projektowania i produkcji poprzez eksploatację i konserwację aż po wycofanie z eksploatacji.
Słowa kluczowe
Cyjanoestry, kompozyty z osnową polimerową, aeronautyka, środowiska ekstremalne, mechanizmy niszczące
