1093,8
рейтинг
18 марта 2015 в 10:56

Изобретено покрытие, которое почти не скользит на льду



Существует два приложения, которые требуют хорошего сцепления со льдом: это автомобильные шины и обувь. Традиционно для них использовали материалы из мягкой резины. К сожалению, для таких материалов коэффициент трения сильно уменьшается при контакте с влажным льдом при температурах около 0°С. Из-за этого ежегодно множество людей страдают из-за ДТП и падений в гололёд. Благодаря новому материалу от канадских физиков количество травм и смертей удастся уменьшить.

Физики из университета Торонто и института реабилитации Торонто создали группу новых композитных материалов с текстурированной поверхностью, которые демонстрируют отличное сцепление с влажным льдом.

Структура материала представлена на иллюстрации до и после вертикального выравнивания волокон.



Волокнистые композиты состоят из твёрдой фазы стекловолокна, усиленной совместимой матрицей из термопластичного полиуретана. Оптоволокна структурированы так, что они располагаются вертикально и выступают из полиуретана. В итоге, они работают как микрошипы, разрушая лёд и значительно повышая площадь контакта с поверхностью. Из-за этого улучшается сцепление с дорогой.

Средняя длины микрошипов — 28,1±7,7 мкм.



На следующих диаграммах показаны результаты тестирования покрытий в тестовой установке (a) при температуре –4°C: здесь коэффициенты трения (COF) для материала с невыравненными стекловолокнами (b), выравненными © и вообще без волокон (d).



Хотя этот коэффициент значительно ниже, чем при сцеплении резины с асфальтом, но всё же он достаточно высок, чтобы обеспечить комфортное передвижение по влажному льду.

По своим физическим свойствам материал особо не отличается от обычной резины, столь же хорошо сгибается и растягивается. На сухих и плотных поверхностях он ведет себя так же, как и нормальные подошвы.

В принципе, специалисты уже разработали технологию промышленного производства таких материалов, так что скоро «городские ледоступы» и автомобильные покрышки нового поколения должны появиться в продаже.
Анатолий Ализар @alizar
карма
683,6
рейтинг 1093,8
Редактор
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (32)

  • +3
    Интересно насколько быстро стираются шыпы.
    • +16
      шыпы
      Обычно такие вещи принято писать в личку, но… Блин, я и не думал, что ещё остались люди, делающие такую элементарную ошибку и забывшие про школьное «жи-ши».
      А по теме — думаю, что с прочностью на истирание у этого композита всё в порядке, раз планируется использовать его в покрышках.
      • 0
        третий абзац снизу:
        всё ;t достаточно высок, чтобы

        просто в личку — лень
        • +16
          Я несколько раз писал в техподдержку, чтобы сделали хоткей отправки сообщения об орфографической ошибке, типа, выделил фрагмент текста, нажал ctrl+enter, и этот фрагмент отправился личным сообщением, но они не хотят так делать по какой-то причине. Мне кажется, было бы удобно.
          • 0
            Помнится, лет 5 назад был js код, который обладал такой функцией.
  • 0
    Как автолюбитель и ярый фанат «липучек» — интересно, насколько хорошо с износостойкостью материала применимо к автомобильным покрышкам? Текущая резина съедается за 3-4 сезона… Если новый материал будет давать лучшее сцепление и будет более износостойким — цены ему не будет!
    • 0
      И откуда там взяться большей износостойкости? Об этом даже авторы не заявляли :D
    • +1
      Тоже был фанатом липучки, пока не пошел на зимний курс экстремального вождения.
      После трех дней на площадке, пошел и купил шипованные. Так это как небо и земля )
      Если на липучке змейка проходится на 40-50, то на шипах та же змейка — 70-80
      На асфальте липучка немного выигрывает, но на снег/лед проигрывает заметно
      • 0
        Липучка очень хороша для мягкой бесснежной зимы с голым асфальтом. Я живу около Урала (Уфа). Липучка, это конечно круто, но шипы — наше все
        • 0
          Когда средняя температура на улице за -30, липучка лучше шипов ) Шипованная резина на сильном морозе дубеет.
          На шипах как на коньках )
          А вот липучка цепляется.
          • 0
            Дубеет разве что советская Снежинка, давно уже хорошая шипованная резина — та же липучка, но с шипами.
            • 0
              Как бывший житель Якутии не соглашусь с Вами )
              Рекомендую почитать данную статью:
              www.zr.ru/content/articles/16906-test_shipy_i_lipuchki_na_ldu_kazus_gradusa/
              • 0
                Согласен, столь низкие температуры для Екатеринбурга, хоть и не редкость, но не правило. Я стараюсь ниже -30 машину не заводить.
      • 0
        Аналогично проходил зимний курс в ЦВВМ, и на своей липучке уверенно объезжал других водителей на шипах… Но у меня хорошая липучка :)
  • +5
    Волокнистые композиты состоят из твёрдой фазы стекловолокна, усиленной совместимой матрицей из термопластичного полиуретана. Оптоволокна структурированы так, что они располагаются вертикально и выступают из полиуретана.

    Они не откалываются маленькими кусочками, которые могут попадать в лёгкие, вызывая неприятные последствия?
    • 0
      Нет.

      … на самом деле я тщательно подумал и не нашел неопровержимых доказательств своему мнению. Но вроде, стекловолокно достаточно распространено и пока все норм. Но вдыхать его, естественно, не рекомендую.
      • 0
        Что значит нет? Или вы считаете, что покрышки внезапно (!) перестанут истираться? :)
        Не забывайте, что грязь с дороги, это, в том числе, резиновая пыль, к которой добавляется стеклянная. Надеюсь не надо рассказывать о «полезности» стеклянной пыли.

        Идея точно не новая, именно нарезку поперёк вытянутых волокон, хотя не уверен, что там было стекловолокно, но точно какой-то корд, для изготовления подошв я видел ещё в начальной школе, на обувном производстве, где работала моя мама. Там подошва не целиком делалась, а каблук и носок.
        • 0
          Я имел ввиду, что стеклянная пыль, которая может появляться, не будет особо вреднее, чем резиновая пыль, бензиновая сажа, и пыльная пыль. (неавторитетное мнение, требующее дополнительного подтверждения)
          Учитывая зимнюю направленность данной разработки, летучести стеклянной пыли будет препятствовать вода а дорогах. (неавторитетное мнение, требующее исследования летучести пыли и влияния на него воды)
          И учитывая необходимость обеспечить прочность и износостойкость шин, полагаю, что объем обломков стекловолокна не будет значительным. По-крайней мере на начальном этапе выхода стеклошин на рынок. (неавторитетное мнение, требующее исследования возможных объемов выброса стеклопыли в расчете на шина-километры пробега).

          Вот поэтому я и написал, что не имею неопровержимых доказательств.
          Но верю в сознательность человечества (о, наивный!) и в то, что необходимые исследования экологической безопасности будут проведены.
          • +1
            > стеклянная пыль, которая может появляться, не будет особо вреднее, чем резиновая пыль, бензиновая сажа, и пыльная пыль. (неавторитетное мнение, требующее дополнительного подтверждения)
            Будет и это научный факт :). Можно посмотреть на вредность при производстве композитов со стекловолокном или минеральных утеплителей, ну и тому подобные примеры.

            Вот только, мой косяк, я забыл, что речь идёт о поездке по льду, а там водяная прослойка. Но, с другой стороны, замёрзший асфальт и лёд на нём неплохие абразивы (хотя, с тем качеством асфальта, который я вижу на местных дорогах, не сравнить, асфальт намного абразивнее).

            И поправочка, там предлагается полиуретан, а не резина. А о нём в шинах я вообще мало чего могу сказать, так как опыта использования мало, кроме китайских образцов стоявших на моём мокике и сведений из отзывов коллег-мотоциклистов.
  • 0
    принципе, специалисты уже разработали технологию промышленного производства таких материалов, так что скоро «городские ледоступы» и автомобильные покрышки нового поколения должны появиться в продаже.


    Как автолюбитель и ярый фанат «липучек» — интересно, насколько хорошо с износостойкостью материала применимо к автомобильным покрышкам? Текущая резина съедается за 3-4 сезона… Если новый материал будет давать лучшее сцепление и будет более износостойким — цены ему не будет!


    У меня тоже «липучка» (которую, в нашей стране, кстати или уже запретили, или хотят запретить к установке на т/с).

    И как водителя и как ученого-механика меня интересует ещё такой вопрос — какова будет зависимость коэффициента трения от скорости движения у таких шин.

    У обычных эта характеристика ниспадает по гиперболе с ростом скорости. Отсюда 90% причин ДТП — некоторые водители излишне полагаются на свои шины и возможности автоматики, управляющей тормозным усилием
    • 0
      Пруф-линк насчет обязательного использования шипов зимой
      • +3
        Опровергающий, более свежий пруфлинк насчет зимней и летней резины. Вкратце: нельзя на шипах летом, нельзя на летней резине зимой. Уточнений про то, что зимняя резина — это именно шипованная — нет.
        • 0
          Что ж, спасибо за полезную информацию. Мой пруф устарел и датируется 13м годом
  • 0
    А что со стоимостью?
    Если получится в разы дороже обычных шин, будет печально.
    • 0
      Будут стоить дороже и будут доступны только владельцам дорогих авто, многие из которых, к сожалению часто пренебрегают правилами ПДД и БД, и таким товарищам это даст дополнительный повод комфортно нарушать скоростной режим
      • +2
        В таком случае жаль, что владельцы недорогих авто, многие из которых, к сожалению часто пренебрегают правилами ПДД и БД не смогут воспользоваться этой замечательной технологией.
      • 0
        Скорее, теперь они нарушать смогут в бОльших масштабах.
  • 0
    А что означает на графике (с) уменьшение горизонтальной силы и коэффициента трения за 80 секунд до значения на графике (b), где волокна не ориентированы?
    Что-то мне кажется, что это как раз наглядно показывает износ, и за 80 секунд материал «со специально ориентированным стекловолокном» превратился просто в «материал со стекловолокном».
    • 0
      Там миллисекунды, а не секунды. Но я тоже не понял этих графиков.
  • 0
    Я один такой тупой, или канадские ученые позаимствовали свои графики у британских ученых? Эти картинки надо отдельно расшифровывать! Судя по всему, в момент времени t=0 образец начинал перемещаться с постоянной скоростью и измерялось тянущее усилие. Вопросы: почему такой маленький интервал измерений, 80 мс? Где пик при t=0 из-за трения покоя? Какова зависимость коэффициента трения от скорости? Какова зависимость от вертикальной нагрузки? Сам измеренный COF это что среднее за время измерения или что? Зачет по технике эксперимента они бы не сдали, однозначно.
    А еще, мне кажется что у него очень нелинейная зависимость коэффициента от всего чего можно, так что пешеходы будут весело скрипеть ботинками, а вот у автомобилистов могут быть неприятные сюрпризы.
    • 0
      В оригинальной стать все описано и графики расшифрованы. :) Она в свободном доступе, кстати.
      • 0
        Ну я же и спрашивал: «я один такой тупой?». Спасибо, понял :)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.