Два компонента
Композиты — это материалы, состоящие минимум из двух компонентов с разными свойствами. Наиболее популярные из них — полимерные. Они включают в себя армирующий наполнитель (стеклянное или углеродное волокно с определенным плетением и технологией производства) и связующее вещество — например, полиэфирную или эпоксидную смолу. Так, изделия из углеродных полимерных композиционных материалов на эпоксидной смоле по прочности можно сравнить со сталью, но при этом их масса примерно в три раза меньше.
«За счет самовосстанавливаемости и стойкости к высоким температурам (некоторые могут выдерживать эксплуатацию при температуре 200-250°С) применение композитов возможно во всех отраслях тяжелой промышленности. Композиционные материалы отлично справятся с поставленными задачами как в космосе, так и в судостроении, и в авиации», — рассказал директор Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) «Цифровое материаловедение: новые материалы и вещества» МГТУ имени Н.Э. Баумана Владимир Нелюб.
Например, из композиционных материалов выполнены крылья и агрегаты механизации отечественного магистрального самолета МС-21, а также корпус научно-исследовательского судна «Пионер-М». Новые материалы используются и при создании товаров народного потребления: из них делают спецодежду для пожарных, средства индивидуальной защиты для медицинских работников, обувь, товары для фитнеса, стоматологические и костные импланты.
«Из композитов создаются беспилотники, лыжи, сноуборды и зубные имплантаты, конструкции зданий, мостов и других инженерных сооружений, сетки для укрепления откосов и грунта в дорожном строительстве. Срок службы композитов достаточно большой и может достигать 30-50 лет. Сейчас в мире ведутся работы по созданию новых биоразлагаемых материалов, что позволит в перспективе производить, например, имплантаты с применением композитов, которые будут разлагаться по мере роста здоровой ткани. Также станут доступны медицинские ранозаживляющие повязки и системы доставки в организм лекарственных средств из композитов», — подчеркнул заместитель генерального директора компании «ИТЕКМА» (производитель и разработчик композиционных материалов, компания-участник НТИ) Вадим Микрин.
По его словам, изделия из композитов сегодня недешевые. Причина этому — ручное производство, часто без возможности автоматизации процесса, длительный цикл отверждения изделий и высокая стоимость самих материалов. Однако, благодаря развитию отрасли и технологий цены на изделия из композитов постепенно будут снижаться.
Превосходство и рост
Сегодня в России больше десятка компаний-производителей новых материалов, рассказал руководитель Центра компетенций НТИ по новым функциональным материалам на базе Новосибирского государственного университета Антон Рязанцев. И отечественные разработки в этой области, по его словам, зачастую превосходят западные аналоги по качественным характеристикам: например, по огнестойкости.
Антон Рязанцев:
«Еще в Советском союзе в этой сфере были наработаны хорошие компетенции, которые сегодня служат базой для отрасли. Благотворно сказывается здесь и программа импортозамещения».
Как отмечает Владимир Нелюб, рынок новых материалов в России в 2022 году составит порядка $3–4 млрд, что составляет около 4% от объема мирового.
Владимир Нелюб:
«По разным прогнозам рынок композитов в 2022 году составит около $100 млрд, с ростом 6–7% в год. По оценкам разных экспертов сегодня рынок в России — около 3–4% от мирового. К 2040 году с учетом скорости роста рынка, несмотря на имеющиеся объективные экономические проблемы, объем мирового рынка может составить до $350 млрд в год».
Составляющие композитного успеха
Эксперты сходятся во мнении, что ускоренно расти рынку отечественных композиционных материалов поможет развитие авиации, ракетостроения, судостроения и двигателестроения.
Владимир Нелюб:
«Самое главное, что нужно отрасли для развития — потребность заказчиков в высокотехнологичных изделиях и развитая экономика, чтобы за них заплатить. Если развиваются авиационная и космическая индустрии, будет потребность и в композитах, и в новых разработках. Второй ключевой аспект — помощь остальным индустриям в освоении композитных изделий, что можно достичь через развитие кооперационных связей».
По его мнению, существенный эффект в развитии отрасли может оказать создание крупного всероссийского центра по композитам, где предприятия и предприниматели смогут быстро, в режиме «одного окна» заказать проектирование изделия, изготовление его прототипа и испытание.
Владимир Нелюб:
«Также необходимо ввести, говоря простым языком, цифровые паспорта для композиционных материалов, которые позволят ускорить производство изделий из них, заранее предугадывать их будущие свойства. Кроме того, к 2025 году наш Центр НТИ запустит систему, которая позволит заранее прогнозировать свойства конечного полимерного композиционного материала или указывать, из каких компонентов его нужно изготовить, если нужны конкретные свойства изделия».
Для развития отрасли необходимо снять и регуляторные барьеры. Например, в ряде областей промышленности для изготовления определенных изделий по государственному стандарту нельзя использовать никакой другой материал, кроме металла. «И не важно, что данное правило было установлено 40 лет назад, и что сегодня есть более подходящий материал для изготовления этого изделия. Конечно, это требует изменений», — заключил Антон Рязанцев.
1 декабря РБК проведет форум «Новая экономика». Среди основных тем мероприятия — новые векторы развития отечественного бизнеса, инвестиционные проекты в сфере импортозамещения, меры поддержки и кадровый вопрос.