Правительство приняло программу по новым композиционным материалам

В 1980‑е годы СССР занимал третье место в мире по производству и потреблению композиционных материалов. Сейчас российский рынок композитов — ​около 1 % мирового. Это данные из пояснения к научно-технической программе «Новые композиционные материалы: технологии конструирования и производства», утвержденной правительством. Цель программы, в разработке которой принял участие «Росатом», — ​объединить усилия лидеров отрасли для технологического рывка.

В 1990‑е композитное производство в России практически исчезло. Ситуация стала меняться лишь в последнее десятилетие: модернизируются заводы советской эпохи, растет спрос. «Росатом» открыл производство углеволокна, потом ПАН-прекурсора, сформировав единственную в СНГ и Восточной Европе полную технологическую цепочку по углекомпозитам. Но есть области, где зависимость от импорта критическая. Например, в сегменте термореактивных эпоксидных смол доля зарубежных поставок базовых компонентов превышает 95 %. Это риск для атомной, авиакосмической, строительной, нефтегазовой и других стратегических отраслей. Так, в рецептуру материалов для среднемагистрального самолета МС‑21 входят иностранные смолы и отвердители.

Лидеры мирового рынка, японские Toray Industries и Teijin, американская Hexcel, немецкая SGL Carbon, вкладывают большие средства в новые разработки и цифровизацию. В 2019–2021 годы только на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы эти компании потратили 3,5 млрд долларов. Чтобы нивелировать отставание, России нужно объединить усилия и компетенции ведущих игроков нашего рынка. Роль «Росатома» — ​консолидировать и собственные наработки, и производственные площадки, и участников отрасли, которые в контур госкорпорации не входят.

Финансирование до 2027 года — ​6,8 млрд рублей (3,4 млрд — ​из федерального бюджета). «Отечественные композиционные материалы повысят конкурентоспособность ключевых отраслей, прежде всего космоса, судо- и авиастроения, автопрома, транспортного сектора, энергетики, строительного комплекса», — ​отметил премьер Михаил Мишустин на заседании правительства 13 июля.

В МИРЕ

По данным исследования компании JEC Group, в 2021 году объем мирового рынка композиционных материалов и изделий из них составил 12,1 млн т (100 млрд долларов). 50 % потребления приходится на две ключевые отрасли — ​строительство (27 %) и транспорт (23 %). За ними следует электронная промышленность (17 %) и энергетика (13 %). Регионы — ​лидеры по потреблению композитов — ​Азия (49 %), Северная Америка (25 %) и Европа (19 %).

Эксперты прогнозируют, что в 2026 году объем рынка вырастет до 15,5 млн т.

42 технологии

Программа разработана «Росатомом» при участии Курчатовского института, Всероссийского НИИ авиационных материалов (ВИАМ), Института новых углеродных материалов и технологий (ИНУМиТ) при МГУ им. Ломоносова, вузов, институтов РАН. «Планируется участие более 20 ведущих российских разработчиков и производителей полимерных композиционных материалов. Предполагается разработка и внедрение 42 передовых технологий (до 2027 года. — «СР»)», — ​прокомментировал руководитель композитного дивизиона «Росатома» Александр Тюнин.

Среди задач — ​снижение стоимости производства за счет его максимальной автоматизации. Работа будет идти по нескольким направлениям. В первую очередь — ​создание технологии малотоннажной химии для базовых компонентов стратегически важных систем связующих и рециклинга материалов, разработка передовых композитов с улучшенными характеристиками. Формируются кооперационные цепочки полного цикла: от прикладных исследований до серийного производства инновационных продуктов. Так, «Препрег-СКМ» разработает технологию получения цианатэфирных смол. На их основе будут делать полимерные связующие, способные выдерживать нагрев до 400 °C. В планах — ​создать покрытия для молниезащиты, негорючие термореактивные связующие нового поколения, материалы, обладающие повышенной стойкостью к ударным нагрузкам и вязкостью разрушения, препреги, углепластики и гибридные полимерные композиционные материалы со сверхнизкой поверхностной плотностью наполнителя и др. Такие изделия востребованы в авиационной, ракетно-космической и автомобильной отраслях.

Догнать и перегнать

«Программа развития композитов с полимерной матрицей позволит догнать другие страны. Но гораздо более важная задача, на мой взгляд, — ​развивать отрасль в таком ключе, чтобы через 10–15 лет догоняли уже нас. Для этого нужна госпрограмма по композитам с металлической и керамической матрицами, — ​считает главный научный сотрудник Института физики твердого тела РАН Сергей Милейко. — ​В текущей программе мы участвуем как раз в разработке композитов с металлической матрицей. Это единственный пункт по композитам такого типа».

ВИАМ разработает технологии получения препрега и высокотемпературного углепластика с рабочим диапазоном температуры –60…+280 °C для теплонагруженных деталей авиадвигателей. В зоне ответственности института также пожаробезопасный тканепленочный материал и гибкие воздуховоды системы кондиционирования воздуха, способные работать при –60…+200 °C. Они будут использоваться в системе кондиционирования воздуха летательного аппарата.

«Мы специализируемся на полимерных композиционных материалах для авиакосмической отрасли. Ситуация в этом сегменте сложная в плане технологического развития страны, но очень перспективная по росту рынка, — ​говорит гендиректор ИНУМиТа и производственной компании «ИТЕКМА» Алексей Кепман. — ​За последние несколько лет мы показали, что при поддержке государства можем разрабатывать материалы не хуже зарубежных. Яркие примеры — ​линейка углепластиков для крыла МС‑21 и уникальные высокотемпературные полимеры для двигателе- и ракетостроения. Изделия из них могут длительно работать при 250–350 °C. Так что с нетерпением ждем запуска серийного производства российских самолетов с высокой долей композитов».

ИНУМиТ будет участвовать в разработке технологии малотоннажного химического синтеза ряда компонентов для связующих, препрегов, авиационных клеев. «Эти компоненты промышленно не производятся в России. Думаю, актуальность задачи в условиях нынешних санкционных ограничений очевидна. Но помимо решения проблем с импортозамещением, важно, что в рамках проекта будет создана инфраструктура малотоннажного синтеза и получен опыт, который позволит нам адаптировать рецептуры, создавать «новую химию», чтобы использовать эти наработки в материалах следующего поколения для самолетов и космических кораблей», — ​добавляет Алексей Кепман.

УСКОРИЛИ «НИВУ»

«Нива» с топливными баками от компании «Росатома» заняла второе место в своей дисциплине на ралли-марафоне «Шелковый путь». Прохождение по маршруту протяженностью 5228 км заняло девять дней.

За счет небольшого веса 80‑литровых металлокомпозитных баллонов машина стала легче на 47 кг. Компоненты баллонов — ​алюминиевая труба, базальтовое волокно, эпоксидные смолы — ​российского производства. «Не будь у нас на борту двух облегченных баллонов высокого давления производства «Реал-Шторм» (входит в композитный дивизион «Росатома». — «СР»), нам бы просто не хватало запаса топлива, чтобы проезжать дневную норму», — ​отметил пилот Александр Орлов.

«Реал-Шторм» больше 20 лет поставляет металлокомпозитные баллоны для газомоторного топлива. Их устанавливают на городских автобусах, коммунальной технике, магистральных тягачах, работающих на экологичном и экономичном топливе — ​метане.