Создан суперматериал из ... фторопласта

Ученые  Физико-химического НИИ им. Л.Я. Карпова разработали метод радиационной модификации политетрафторэтилена. Работы в этом направлении начались в институте им. Карпова еще в начале 1950 гг., таким образом на достижение сегодняшнего результата ушло почти 60 лет. Существенную роль в окончании работы сыграла востребованность решения этой проблемы. "Формулировка практически значимых проектов и дальнейшая их поддержка со стороны государства позволили перейти от лабораторного уровня к опытно-промышленному освоению технологии", — считает руководитель проекта радиационной модификации, доктор физико-математических наук, заведующий лабораторией НИФХИ им. Карпова Сергей Хатипов.

Суть модификации заключается в том, что воздействие на фторопласт-4 гамма-лучей вблизи температуры плавления кристаллитов позволяет сформировать новые надмолекулярные структуры полимера. Модификация, что особенно важно, не требует никаких наполнителей или дополнительных химических реагентов, а целиком основана на изменении наноструктуры.

Модифицированный радиацией фторопласт получил уникальные характеристики: стойкость к истиранию выросла более чем в 10 000 раз, при этом коэффициент трения снизился на 30%; химическая инертность и диэлектрические свойства сохранились, стойкость же к радиационному воздействию увеличилась в 100 раз; уменьшилась и ползучесть материала. Новый фторопласт стал лучшим в классе антифрикционных и уплотнительных конструкционных материалов. Модифицированный полимер получил название — фторопласт-4РМ (рафлон)

Модифицированные фторопласты повышают рабочий ресурс изделий более чем в 10 раз. Они прошли успешные испытания и сейчас уже используются в ряде изделий с повышенным ресурсом.

Обладая радиационной стойкостью, модифицированный фторопласт сейчас применяется в изготовлении электротехнических и уплотнительных деталей для космических проектов.

В будущем его можно будет задействовать при изготовлении арматуры для оборудования теплосетей, нефте- и газопроводов: компрессоров, насосов, задвижек, затворов, клапанов, что даст колоссальный экономический эффект, благодаря износоустойчивости, низким коэффициенту трения и ползучести.

Его также можно использовать как радиопрозрачный материал в авиации для изготовления антенных обтекателей, что позволит уменьшить диэлектрическую проницаемость и тангенс угла диэлектрических потерь, улучшить коэффициент прозрачности и радиотехнические характеристики антенны — при сохранении теплостойкости и устойчивости к эрозии.

Основным направлением использования нового полимера станет строительство автомобильных и железнодорожный мостов, автодорожных развязок, эстакад, где новый материал будет использоваться в качестве слоя скольжения для возвратно-поступательных и угловых перемещений опорных узлов пролета. Сейчас для этого используются композиты фторопласта и сверхвысокомолекулярного полиэтилена, но они уступают по свойствам фторопласту-4РМ.

В перспективе модифицированный фторопласт найдет применение в медицине для протезирования суставов, для систем искусственного, вспомогательного кровообращения и т.д. Сейчас обычный фторопласт применяется для изготовления протезов, трансплантатов, в кардиохирургии.

Главный недостаток нового материала — пока еще слишком высокая цена.

Модифицированный фторопласт может быть вторично переработан как и другие полимеры.Кроме того, фторопласт, как обычный, так и модифицированный, экологически безопасен, так как не вступает в реакции с окружающей средой.