Сэндвичная панель.

  Применение ПКМ — одно из самых инновационных решений в конструировании современной техники. Это доказывает наиболее высокотехнологичная из отраслей промышленности — авиастроение. Например, в пассажирском самолете Boing-878 Dreamliner 50 % элементов фюзеляжа изготовлены из композитных материалов на основе углерода. В результате эта модель стала легче и прочнее, чем обычный лайнер с алюминиевым фюзеляжем. В самолете А-380 для снижения массы также использованы ПКМ. Так, 11-тонный центроплан (центральная часть крыла) на 40% массы состоит из углепластиков.

 В перспективе одним из методов получения эффективных конструкционных материалов будет их синтез из элементов, имеющих предельные значения характеристик, в том числе свойств, не сочетаемых в мономатериалах, т.е. предельно прочных, предельно тугоплавких, термостабильных и т.п. Такие материалы получили название композиционных. При их изготовлении используются высокопрочные элементы (волокна, нити, нитевидные кристаллы, тугоплавкие соединения и другие компоненты, выполняющие функцию армирующего агента или наполнителя), связанные матрицей из прочного и пластичного материала (металлических сплавов или полимерных материалов). КМ по удельной прочности могут на 50-100% превосходить стали или алюминиевые сплавы и обеспечивают снижение массы конструкции на 20-50%.

 К сожалению, в настоящее время широкое внедрение ПКМ ограничивается их относительно высокой стоимостью. Так, на 12.11.2014 г. 1 тонна конструкционной легированной стали стоила 1750 дол., а 1 тонна кевлара около 35000 дол., но со временем это соотношение будет снижаться и при приемлемых ценах применение композитов для создания различных конструкций приобретет более массовый характер.

 С точки зрения использования ПКМ в мировой практике принята классификация КМ в зависимости от материала матрицы и типа дисперсного наполнителя.

 По типу матрицы КМ классифицируются следующим образом:
- КМ с керамической матрицей;
- КМ с металлической матрицей;
- КМ с оксид-оксид матрицей;
- КМ с органической матрицей (полимерной и углеродной).

По типу наполнителя КМ выделяются:
- КМ с волокнистыми армирующими компонентами;
- КМ со слоистыми армирующими наполнителями;
- КМ с наполненными пластиками (насыпными и скелетными, наполненными связующим).

 Путем подбора состава и свойств матрицы и наполнителя, их соотношения, ориентации наполнителя можно получить практически любые современные материалы и готовые изделия с требуемым, заранее заданным сочетанием эксплуатационных и технологических свойств. При этом многообразие комбинаций различных исходных материалов и технологий их переработки в композитные материалы и изделия практически бесконечно и ограничено только уровнем развития науки и техники.

 В ряде случаев, например при производстве изделий, эксплуатирующихся в особо жестких условиях, возможно применение только композитных материалов. Незаменимость композитов обеспечивается, но не ограничивается следующими важнейшими характеристиками:
- высокая механическая прочность;
- термостойкость;
- коррозионная стойкость;
- малый удельный вес.

 При создании перспективных КМ широкое применение найдут материалы на базе углеродных кластеров (карбоны, фуллерены, нанотрубки, термовспученные графиты и др.).

 Сэндвичная панель образуется двумя тонкими лицевыми листами или плоскостями, разделенными и одновременно связанными с более крупным центральным ядром см. рис. Наружные слои (облицовка) изготавливаются из относительно жесткого и прочного материала, например алюминиевых сплавов, пластиков, армированных волокнами, титана, стали. Они придают конструкции высокую жесткость, прочность и воспринимают растягивающую или сжимающую нагрузку извне.

Сэндвич-панель.

 Материал ядра, как правило, более легкий, с низким модулем упругости. Для изготовления цен­тральной части сэндвичных пане­лей обычно используют жесткие пенопласты (вспененные поли­мерные материалы на основе фенольных, эпоксидных смол или полиуретанов), древесину и сото­вые конструкции.

 Центральное ядро сэндвичной конструкции выполняет несколь­ко функций:
- создает эффект сплошной конструкции, связывая лицевые панели между собой;
- противостоит перпендикулярным сдвиговым напряжениям;
- противодействует вспучиванию панели.

 Сотовая конструкция является одним из наиболее популярных видов ядра, применяемого при производстве сэндвичных панелей. В качестве материала, из которого изготавливают соты, как правило, используются алюминиевые сплавы и арамид.