Актуальность работы обоснована необходимостью совершенствования эксплуатационных характеристик существующих углепластиков и других типов полимерных композитов на основе тканных армирующих материалов. Предполагается, что металлизация углеродных тканей позволяет улучшить свойства углепластиков. Целью настоящей работы является разработка методики и алгоритма оптимизации толщины металлического покрытия. В качестве объекта исследований использовалась отечественная однонаправленная углеродная лента ЛУП, на которую методом магнетронного распыления наносили металлическое покрытие из нержавеющей стали, титана и меди. Приведены результаты оптимизации толщины металлического покрытия на элементарных нитях, из которых изготовлена углеродная однонаправленная лента ЛУП. Для нанесения металлического покрытия использовался метод магнетронного распыления с предварительной очисткой углеродной ленты. Оптимизацию проводили по критерию максимальных значений адгезионной прочности и по критериям минимальной плотности, перемещений и себестоимости. Для расчетов использовали результаты экспериментальных и теоретических исследований при оптимизации покрытия из нержавеющей стали, титана и меди методом последовательных уступок. В результате проведенных расчетов установлено, что при использовании в качестве покрытия всех исследуемых материалов (нержавеющей стали, титана и меди) оптимальным является покрытие толщиной 100 нм.
The relevance of the work is justified by the need to improve the performance characteristics of existing carbon plastics and other types of polymer composites based on woven reinforcing materials. It is assumed that the metallization of carbon fabrics can improve the properties of carbon plastics. The purpose of this work is to develop a methodology and algorithm for optimizing the thickness of the metallic coating. As the object of research, a domestic unidirectional carbon tape of LUP was used, on which a metallic coating of stainless steel, titanium and copper was applied by magnetron sputtering. The results of optimization of the thickness of the metal coating on the filaments of which the carbon unidirectional tape LUP is made are presented. For the application of a metallic coating was used the method of magnetron sputtering with pre-cleaning of carbon tape. Optimization was carried out according to the criterion of maximum values of adhesive strength and criteria of minimum density, displacements, and cost. For calculations, we used the results of experimental and theoretical studies in optimizing the coating of stainless steel, titanium, and copper by the method of successive concessions. As a result of the calculations, it was found that when using all the investigated materials (stainless steel, titanium and copper) as a coating, the coating with a thickness of 100 nm is optimal.
1. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Долгопрудный: Издательский Дом «Интеллект», 2010. 352 с.
2. Баурова Н.И., Зорин В.А. Применение полимерных композиционных материалов при производстве и ремонте машин: учеб. пособие. М.: МАДИ, 2016. 264 с.
3. Цибизова Т.Ю., Гузева Т.А. Системы автоматического управления технологическими процессами отверждения изделий из полимерных композитов // Клеи. Герметики. Технологии. 2015. № 5. С. 35–40.
4. Малышева Г.В., Гузева Т.А., Гращенков Д.В., Раскутин А.Е. Влияние технологии нагрева на продолжительность процесса отверждения полимерных композиционных материалов // Труды ВИАМ. 2018. № 8 (68). С. 23–27.
5. Нелюб В.А., Коноплин А.Ю. Материалы и технологии, эффективные в условиях Арктики при проведении ремонтных работ // Клеи. Герметики. Технологии. 2018. № 6. С. 25–28.
6. Нелюб В.А., Коноплин А.Ю. Прочность клеевых соединений, изготовленных при отрицательных значениях температур // Клеи. Герметики. Технологии. 2018. № 9. С. 20–23.
7. Горберг Б.Л., Иванов А.А., Мамонтов О.В., Стегнин В.А. Способ модификации поверхности текстильного материала // Патент на изобретение № 2398045 от 27.08.2010.
8. Горберг Б.Л., Иванов А.А., Мамонтов О.В., Стегнин В.А. Способ изготовления антимикробного текстильного материала / // Патент на изобретение № 2426559 от 31.05.2010.
9. Горберг Б.Л., Белова И.Ю., Веселов В.В., Иванов А.А., Мамонтов О.В., Стегнин В.А. Многослойный теплоизолирующий материал // Патент на изобретение № 2415622 от 11.05.2010.
10. Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Ионно–плазменные процессы в тонкопленочной технологии. М.: Техносфера, 2010. 528 c.
11. Берлин Е.В., Сейдман Л.А. Получение тонких пленок реактивным магнетронным распылением. М.: Техносфера. 2014. 256 с.
12. Нелюб В.А. Технология металлизации углеродных тканей и свойства углепластиков на их основе // Технология металлов. 2018. № 3. С. 7–10.
13. Нелюб В.А. Оценка влияния металлизации поверхности углеродных лент на механические характеристики элементарных нитей // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2018. № 4. С. 2–6.
14. Гаврилова О.Е., Никитина Л.Л., Гарипова Г.И. Новые методы и подходы к отделке текстильных материалов из полимерных волокон // Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 7. С. 118–120.
15. Гайнутдинов Р.Ф., Гайсин А.Ф. К вопросу применения низкотемпературной плазмы для обработки текстильных материалов // Вестник Казанского технологического университета. 2017. Т. 20. № 2. С. 72–73.
16. Гаппаров Х.Г., Хомидов Я.Я., Файзиева Г.К. Виды и способы металлизирования текстильных материалов для пошива специальной одежды // Молодой ученый. 2016. № 11 (115). С. 310–313.
17. Шикин Е.В., Чхартишвили А.Г. Математические методы и модели в управлении. М.: Дело, 2002. 440 с.
18. Штойер Р. Многокритериальная оптимизация: пер. с англ. М.: Радио и связь, 1992. 504 с.