Ученые Роснано и СПбГУПТД создали математическую модель для ускорения производства полимерных композитов

Математическая модель для прогнозирования свойств полимерных композитов, разработанная учеными компании «АрктикТекс» Фонда инфраструктурных и образовательных программ (группы «Роснано») и Санкт-Петербургского государственного университета промышленных технологий и дизайна позволяет увеличить скорость разработки и производства новых продуктов. Такой эффект был достигнут при использовании данного математического моделирования в компании по производству инновационных нагревательных элементов на основе электропроводящих нанокомпозитов.

— Внедрение в производственный процесс математической модели прогнозирования зависимости свойств полимерных композитных структур от типа и формы наполнителей и технологии изготовления дало возможность расширить производственные мощности компании в «АрктикТекс» три раза, — сообщила доцент кафедры инженерного материаловедения и метрологии СПбГУПТД, директор «АрктикТекс» Ольга Москалюк.

В 2021 году «Роснано» стало инициатором цифровизации процессов, связанных с новыми материалами. В рамках созданного Центра компетенций в прошлом году были разработаны три программы дополнительного профессионального образования для металлургов, производителей полимерных композитов и алмазных материалов, а также три готовых математических модели — расчета коррозии металлопроката, прогнозирования зависимости свойств полимерных композитных структур, плазменного CVD реактора выращивания алмазов.

Руководитель программы в Университете промышленных технологий и дизайна, заведующая кафедрой инженерного материаловедения и метрологии СПбГУПТД, профессор Екатерина Цобкалло:

— Запуск программы профессиональной переподготовки по теме математического, структурного и цифрового моделирования полимерных композитов для изделий специального назначения — важный этап подготовки квалифицированных специалистов в этой области. В программу входит освоение методов разработки, проектирования и создания новых видов полимерных композитов, а также применения специализированного инструментария для математического и цифрового моделирования структуры и свойств полимерных композитов со специальными свойствами.

При разработке программы были привлечены специалисты в области цифровых технологи, материаловедения, технологий производства композитных наноматериалов, математического моделирования. Это позволило ставить и решать задачи комплексно, с использованием передового российского и мирового опыта в области разработки полимерных композитов со специальными свойствами.

В результате были разработаны уникальные методики и подходы, позволяющие создавать волокнистые композитные и нанокомпозитные материалы со специальным комплексом требуемых свойств: электрических, тепловых, механических и других и целенаправленного использования их в изделиях специального назначения.

В прошлом году Фондом инфраструктурных и образовательных программ при участии ученых СПбГУПТД были запущены 10 стартапов, использующих математические модели в сфере легкой, горнодобывающей, нефтегазовой и пищевой промышленности, производства лакокрасочных материалов, агропромышленного комплекса и машиностроения.

Полимерные композиты — это многокомпонентные материалы на основе макромолекулярного соединения (пластика), которые могут иметь в своем составе различные компоненты, придающие композиту определенные свойства. Изменяя состав композита, можно получить новые материалы с разными характеристиками прочности, жесткости, теплопроводности, электроизоляции, химической, температурной стойкости. Полимерные композиты могут использоваться в различных отраслях, например, в авиа-и ракетостроении, электронике и медицине.