10 октября в главном зале московского Музея космонавтики «Утро космической эры» прошел Science Slam «Химия х Космос». По итогам зрительского голосования победителем стал декан факультета нефтегазохимии и полимерных материалов Игорь Сиротин. Он рассказал, как с помощью углеродного волокна и полимера снизить цены на авиаперелеты. Организаторами стали компания BIOCAD, РХТУ и Музеей космонавтики. Science Slam прошел в рамках Всемирной недели космоса и Всероссийского фестиваля науки NAUKA 0+.

«Как снизить цены на авиабилеты? Первое, что приходит в голову химикам, – это сделать материал, который будет легче, чем металлы. За счет этого уменьшится масса самолета, а, значит, и расход топлива. Следовательно, и билеты станут дешевле», – отметил Игорь Сиротин.

Все современные самолеты сделаны из углепластика – это полимерный композиционный материал, который состоит из углеродного волокна и полимерного связующего. У российского самолета МС-21 черные крылья именно по этой причине. Так в чем же уникальность полимерных композиционных материалов? Начнем с полимеров – это последовательность молекул, соединенных в длинную цепочку. У них есть три особенности. Первая – длинные молекулы переплетены и запутаны. Вторая – между ними есть физическое притяжение: они плотно соединены друг с другом. Третья особенность – длинные молекулы могут гасить ударную нагрузку. В итоге, получается легкий и прочный материал, которому почти нет аналогов среди полимеров.

Углеродная ткань, которая состоит из углеродных волокон, – одних из самых прочных материалов на растяжение. Здесь они на порядок превосходят алюминий, сталь, и титан (в пять раз). При этом, углеродное волокно легче стали и алюминия, и имеет полимерную природу. Чтобы углеродная ткань стала жесткой, ее склеивают полимерным связующим. Оно понижает хрупкость. Получается материал с высокой удельной прочностью. Те самые черные крылья позволяют на 15% сэкономить расход топлива.

Можно ли таким же образом модифицировать и салон самолета? Эпоксидная смола – горючая, и помещать ее в салон категорически запрещено. «К сожалению, почти все полимеры либо хорошо горят, либо при контакте с пламенем выделяют огромное количество токсичных веществ и дыма. Но подходящий полимер мы в итоге нашли – им оказалась фенолформальдегидная смола. Именно у этого полимера высокий несгораемый остаток, очень низкое выделение дыма и при этом дешевизна. Негорючесть – это вообще суперсила среди полимеров», – добавил декан НПМ.

Смесь исходных компонентов – мономеров – которые в данном случае используются для пропитки углеродной ткани, во время превращения в полимеры выделяют воду. При высокой температуре это приводит к образованию пор в материале. А каждая пора – это возможная трещина, способная привести к разрушению. Для решения этой проблемы ученые предложили использовать в качестве полимерного связующего двухкомпонентную систему из бензоксазина и фосфазенсодержащей эпоксидной смолы. Бензоксазин – новейший полимер, который отверждается без выделения побочных продуктов, это исключает появление пористости, а фосфазенсодержащая эпоксидная смола не горит.

«Мы предложили материал, в котором отсутствуют такие недостатки как горючесть, выделение дыма и токсичность. При этом у него все еще хорошие механические свойства, он легок в изготовлении. Надеемся, что через пару лет эти материалы будут применяться для отделки самолетов Sukhoi Superjet и МС-21», – закончил свое выступление Игорь Сиротин.

Приглашенной научной «звездой» на Science Slam «Химия х Космос» стал PhD, руководитель отдела молекулярной генетики компании BIOCAD Дмитрий Мадера. Он объяснил, зачем редактировать геном, как делать это лучше всего и сможет ли эта технология решить проблемы нахождения человека в условиях слабой гравитации, а также избавить человечество от ВИЧ. Ассистент кафедры химии и технологии высокомолекулярных соединений РХТУ Владимир Сизов рассказал, как из пороха производят ракетное топливо, и чем оно отличается от топлива для сухопутных боевых машин.

Из каких веществ образовалась Земля, и почему космохимики так мало знают о её строении, объяснил младший научный сотрудник лаборатории изотопной геохимии и геохронологии ГЕОХИ РАН Георгий Махатадзе. Астрофизик и астробиолог Центра исследования космоса и обитаемости планет при Бернском Университете Даниэль Ангерхаузен ответил на вопрос тысячелетия – «Одиноки ли мы во Вселенной?». Член-корреспондент Международной академии астронавтики, ответственный исполнитель эксперимента «Кардиовектор» на Российском сегменте МКС, командир экипажа «Луна-2015» и исследователь в первой серии изоляционных экспериментов «Sirius» по имитации полета на Луну Елена Лучицкая, рассказала, как врачи следят за здоровьем космонавтов в состоянии невесомости.

Science Slam — нестандартный формат представления научных работ.  За 10 минут участники должны объяснить свою тему понятно и с юмором. В роли судей выступают зрители: участник, который соберет самые громкие аплодисменты, победит. Интенсивность оваций определяют с помощью шумомера.

 

Фото: Музей космонавтики