Un grupo de científicos de la Universidad Técnica Estatal de Volgogrado (VolgGTU) y la Universidad Estatal de Novosibirsk (NGU) ha creado una plataforma digital para el diseño de elastómeros: materiales poliméricos con alta elasticidad, como el caucho. El complejo digital creado por los científicos incluye tres módulos interconectados que cambian radicalmente el enfoque tradicional para el diseño de materiales elastoméricos.
- La base del sistema es una extensa base de datos que contiene más de 5000 formulaciones de elastómeros verificadas. Esta es la colección de datos de ciencia de materiales más grande de este tipo en Rusia. Cada formulación se somete a una verificación exhaustiva, y los algoritmos de aprendizaje automático integrados permiten identificar patrones ocultos entre la composición y las propiedades de los materiales.
- Los desarrolladores prestaron especial atención a la creación de un programa para calcular las propiedades termofísicas. Esta herramienta determina en segundos 16 características clave del material, incluyendo la conductividad térmica, la capacidad calorífica y la densidad. Tradicionalmente, tales cálculos requerían equipos costosos y experimentos prolongados.
- El tercer componente del sistema, el módulo de modelado de simulación, permite predecir el comportamiento de los materiales en condiciones extremas. Esto es especialmente importante para las industrias donde los elastómeros operan a altas temperaturas y presiones: la construcción de aviones, la tecnología espacial y la extracción de petróleo.
Como señala el director del proyecto, el profesor de la VolgGTU, Viktor Kablov:
Propiedades como la capacidad calorífica, la conductividad térmica, la temperatura y la densidad se pueden calcular experimentalmente. Es decir, tomar un material determinado y realizar pruebas, pero esto requiere equipos costosos y recursos de tiempo significativos. En las condiciones actuales, sería más eficiente si, conociendo la composición, pudiéramos automatizar el proceso de cálculo de las propiedades termofísicas. En mi opinión, hemos resuelto este problema con bastante éxito: introducimos la composición en el programa y, en cuestión de segundos, calcula los cuatro parámetros principales: capacidad calorífica, conductividad térmica, temperatura y densidad.
La tecnología ya ha despertado el interés de las principales empresas de la industria petroquímica y de productos de caucho. La NGU ofrece a los socios potenciales dos opciones de cooperación: adquirir una licencia para el software o utilizar el servicio de suscripción, que incluye soporte técnico para los desarrollos del socio.
Hemos desarrollado un programa que permite calcular y predecir el comportamiento del material en determinadas condiciones. Introduciendo 18 parámetros que reflejan las propiedades del material y diversos factores de influencia (temperatura, tiempo), calculamos el espesor necesario del revestimiento de protección térmica. Además, hay que tener en cuenta que se trata de un material polimérico que se hincha, se descompone y absorbe calor durante el calentamiento. Estos son los llamados materiales "inteligentes" que se adaptan a las influencias externas y, como resultado de una cadena de transformaciones químicas en condiciones, por ejemplo, de altas temperaturas, neutralizan estas influencias. De este modo, el calor se gasta en reacciones químicas que absorben calor y, como resultado, la temperatura en el lado no calentado no aumenta. Este mecanismo es similar a cómo funcionan los organismos vivos.
La siguiente etapa del trabajo será la creación de nuevos tipos de elastómeros capaces de soportar condiciones de funcionamiento extremas. Estos materiales encontrarán aplicación en desarrollos prometedores de la industria aeroespacial y la energética.
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