Экспертное заключение подготовлено по итогам сессии ФБТ-2025
«Конструкционные и функциональные материалы для транспортного машиностроения».
Конструкционные материалы: основы и перспективы развития
Современное транспортное машиностроение переживает трансформацию под влиянием новых технологических вызовов, санкционных ограничений и стремления к устойчивому развитию. В этих условиях особое значение приобретают интеллектуальные, адаптивные и природоподобные материалы, способные не только выполнять конструкционную роль, но и обеспечивать дополнительные функции — адаптацию к условиям эксплуатации, самодиагностику и самоисцеление.
Конструкционные материалы традиционно служат основой для создания прочных и надёжных элементов транспортных систем — от кузовов автомобилей до компонентов авиационных и железнодорожных конструкций. В своем выступлении председатель совета, президент Ассоциации государственных научных центров «НАУКА» Евгений Каблов отметил, что в современных реалиях особое внимание уделяется:
- лёгкости (для повышения энергоэффективности),
-
прочности и стойкости к внешним воздействиям (нагрузки, вибрации, температура),
-
сниженному износу и увеличенному сроку службы.
На смену классическим монолитным структурам приходят градиентные материалы, свойства которых варьируются по объёму, обеспечивая прочность там, где она необходима, и гибкость — там, где это критично.
Участники форума в своих докладах отметили растущую потребность в материалах, обладающих высокой прочностью, коррозионной стойкостью, легкостью и функциональной адаптивностью. На фоне глобального тренда на снижение углеродного следа и повышение энергоэффективности транспортных средств, особое внимание уделено легким сплавам, композитам, а также материалам с функцией самодиагностики и самовосстановления.
Функциональные материалы
Ключевые направлениями и достижениями на данный момент являются: металлические сплавы нового поколения, полимерные и композиционные материалы и функциональные материалы.
Функциональные материалы — это материалы, которые, помимо несущих или конструкционных функций, выполняют дополнительные физико-химические задачи: чувствительность к внешним воздействиям, адаптация к условиям эксплуатации, изменение структуры или свойств в ответ на стимулы. Их активное развитие определяет новый этап в проектировании интеллектуальных транспортных систем. Функциональные материалы представляют собой особый класс веществ, обладающих не только конструкционной, но и активной ролью в транспортных системах — они способны реагировать на изменения внешней среды, адаптироваться к условиям эксплуатации и выполнять задачи самодиагностики, защиты и преобразования энергии. Их применение радикально меняет подход к проектированию транспортных средств, позволяя создавать интеллектуальные конструкции нового поколения.
Одним из ключевых направлений является развитие сенсорных и самодиагностирующих материалов. Такие материалы способны непрерывно отслеживать внутренние напряжения, деформации, микроповреждения и другие параметры в реальном времени. Например, интеграция пьезоэлектрических и электропроводящих компонентов в структуру композитов позволяет формировать так называемую «умную оболочку», способную предупреждать об опасных нагрузках или накопленных дефектах.
Не менее перспективны материалы с эффектом памяти формы, способные восстанавливать исходную геометрию при воздействии температуры или других стимулов. Они находят применение в механизмах адаптивного управления аэродинамикой, элементах подвески, приводах и других компонентах, где требуется быстрое и точное изменение формы без сложных механических систем.
В транспортной отрасли также активно развиваются самовосстанавливающиеся материалы. Их химический состав и внутренняя структура позволяют автоматически заделывать трещины или микроповреждения при их возникновении, продлевая срок службы компонентов и снижая эксплуатационные издержки. Это особенно актуально для полимерных покрытий кузовов, элементов салона, а также защитных слоев в авиа- и судостроении.
Отдельное направление занимают адаптивные и интеллектуальные покрытия, способные менять свои свойства в зависимости от внешней среды. В этом контексте большое значение приобретают антиобледенительные, гидрофобные и самоочищающиеся поверхности, которые повышают безопасность и снижают затраты на обслуживание техники. Также развиваются термохромные и фотохромные материалы, способные изменять цвет или прозрачность, что находит применение в интеллектуальных системах визуализации и сигнализации.
Нарастает интерес к энергетически активным материалам, способным не только выполнять конструкционную функцию, но и накапливать или передавать энергию. Структурные аккумуляторы и интегрированные энергоемкие элементы открывают путь к созданию энергосамодостаточных узлов, особенно в электротранспорте и беспилотных системах.
Наконец, активно внедряются управляемые материалы, чувствительные к магнитному или электрическому полю. Они находят применение в активных подвесках, приводных системах, адаптивных амортизаторах и виброзащитных компонентах, обеспечивая гибкую настройку характеристик системы в режиме реального времени.
Таким образом, функциональные материалы становятся неотъемлемой частью стратегии развития высокотехнологичного транспортного машиностроения, способствуя созданию интеллектуальных, надежных и энергоэффективных машин будущего.
Экспертные аналитические заключения по итогам сессий деловой программы Форума и любые рекомендации, предоставленные экспертами и опубликованные на сайте Фонда Росконгресс являются выражением мнения данных специалистов, основанном, среди прочего, на толковании ими действующего законодательства, по поводу которого дается заключение. Указанная точка зрения может не совпадать с точкой зрения руководства и/или специалистов Фонда Росконгресс, представителей налоговых, судебных, иных контролирующих органов, а равно и с мнением третьих лиц, включая иных специалистов. Фонд Росконгресс не несет ответственности за недостоверность публикуемых данных и любые возможные убытки, понесенные лицами в результате применения публикуемых заключений и следования таким рекомендациям.
