«В России появился новый класс высокоэффективного баллистического и конструкционного композитного материала (КМ)». Его разработали инженеры из Центра «Армоком» и Центрального НИИ спецмашиностроения (г. Хотьково). Об этом написала армейская газета «Красная звезда». Речь идет о продукции из отечественного сверхвысокомолекулярного полиэтиленового волокна (СВМПЭ), которая получила название «Супернить».
На Западе, увы, эта технология появилась намного раньше. Первые нити из сверх высокомолекулярного полиэтилена были коммерциализированы в конце 1970-х годов голландской химической компанией DSM. Чтобы не вдаваться в научные подробности, отметим, что из всего многообразия термопластиков, производимых в настоящее время, именно СВМПЭ относится к полимерам с самой высокой ударной вязкостью. Понятно, что глаз на него положили оборонные фирмы, специализирующиеся на бронежилетах.
Своими ноу-хау никто делиться не хочет, хотя нельзя сказать, что российские ученые новички в этом деле. В научной литературе, в частности, описан разработанный в Институте катализа им. Г.К. Борескова СО РАН отечественный аналог широко распространенных в мире титан-магниевых катализаторов для производства СВМПЭ.
В целом у нас есть хорошие наработки по методам спекания, прессования, гель-формования, рэм-экструзии, электростатического и горячепламенного напыления на поверхности изделия. А вот коммерциализировать их как-то не получается. Возможно, просто кому-то выгоднее иметь непрозрачные импортные контракты. Да и чего греха таить: отечественное машиностроение не может предложить национальному рынку конкурентное оборудование.
Между тем, в числе мировых лидеров по производству СВМПЭ значится, например, бразильская компания Braskem S.A. В целом тон долгое время задавали голландцы, японцы, американцы, швейцарцы и немцы. С 2018 года вперед стали выбиваться китайцы. Из выпущенных в мире в 2018 году 240 тыс. тонн СВМПЭ при глобальном спросе 250 тыс. тонн, примерно 90 тыс. тонн изготовили фирмы из Поднебесной. Список производителей впечатляет — Henan Wosen Ultra-high Chemical Industry Science and Technology Co, Ltd; Shanghai Lianle Chemical Industry Science and Technology Co, Ltd; Anhui Tejiajin Fine Chemicals Co, Ltd; Jiujiang Zhongke Xinxing New Materials Co, Ltd; Sinopec Qilu Petrochemical Corp. and Nanjing Jinling Plastic Chemical Co, Ltd,
Как бы там ни было, но в России худо-бедно могут производить СВМПЭ волокна, правда, в небольших объемах и со средней для этого типа термопластика молекулярной массой. Так, лабораторная установка ГК «Полинит» по технологии гель-прядения имеет максимальную мощность 9 тонн в год при российском спросе не менее 1000 тонн.
И вот в РФ наконец-то научились изготавливать КМ из СВМПЭ, что, безусловно, является большим национальным успехом. Одно дело переработать сверх высокомолекулярный полиэтилен в волокна, совсем другое — склеить их в чудо-материал с ударной вязкостью, многократно превышающей сталь. Проблема заключается, прежде всего, в почти нулевом коэффициенте трения исходных волокон. По простому говоря, зацепиться не за что. Как пишет «Красная звезда», не помогали даже проверенные в ракетной технике высоко адгезионные эпоксиды.
Проблему до недавнего времени решали исключительно за счет закупок за границей, прежде всего у китайских фирм Jiaxing ACG Composites Co, Ltd; Beijing Landingji Engineering Tech Co и т. д. Платили коммерсантам из Поднебесной, примерно по $ 20 за 1 кв. м КМ из СВМПЭ с плотностью 0,97 г/см3. Теперь, повторимся, инженеры Центра «Армоком» решили задачу импортозамещения.
Приведенные «Красной звездой» характеристики наглядно показывают, что наша «Супернить» из СВМПЭ не уступает и даже кое в чем лучше зарубежных аналогов. В частности, имеет противоосколочную стойкость по ГОСТ Р 50744* на уровне 670 м/с, тогда как популярный американский «Кевлар» (правда, из органопластика, а не из СВМПЭ) — 470 м/с, а израильский UD — 630 м/с.
Однако недооценивать конкурентов нельзя. Обзор западной научной литературы наглядно показывает, что компании из стран «золотого миллиарда» буквально землю грызут в области СВМПЭ. На эту тему ими опубликовано столько аналитического материала, что голова кругом идет — десятки тысяч статей, сотни книг и докладов.
Специализированное заокеанское издание Science Direct констатирует, что «одним из наиболее заметных и значительных достижений в области бронежилетных материалов за последние 20 лет стали эволюция и расширенное развитие волокон и тканей из сверхвысоко молекулярного полиэтилена». Только представьте: в России совсем недавно появилась «Супернить», а в Соединенных Штатах над бронежилетами, сшитыми из КМ на базе СВМПЭ, экспериментируют два десятка годков. Причем приведены доказательные материалы, как сделать многослойный композитный материал, который остановит даже пулю из «калаша» при выстреле в упор.
Кстати, Евгений Харченко, гендиректор Центра «Армоком», тоже об этом пишет: «Весьма интересным свойством российской полиэтилен-композитной брони является ее способность останавливать автоматные пули. Если традиционно для защиты от длинноствольного оружия необходимо комбинировать сверхтвердую керамику с удельным весом около 3 г/см3 на лицевой стороне и органопластик на тыльной поверхности бронеэлемента, то полиэтилен-композит обладает способностью останавливать многие остроугольные пули и без относительно тонкой керамики».
С другой стороны, многочисленные западные исследования показали, что заброневые контузионные травмы при мягкой броне становятся более опасными, чем при защите из твердой керамики. Мало сделать КМ на базе СВМПЭ, нужно еще научиться ее армировать так, чтобы ударная нагрузка распределялась на как можно большей площади.
По большому счету, если верить выводам Science Direct, американские надежды на бронежилеты из сверх высокомолекулярных полиэтиленовых волокон оказались все-таки завышенными. Как говорится, дьявол кроется в деталях. Хотя, бесспорно, это гигантский шаг вперед по сравнению с арамидными органопластиками, наиболее известным из которых является «Кевлар» американской фирмы DuPont.
«Даже с появлением сверхлегких слоистых материалов на основе СВМПЭ, обладающих замечательной способностью задерживать пули с сердечниками из мягкой стали, керамика остается наиболее важной группой броневых материалов, поскольку очень эффективна против пуль с твердым сердечником», — говорится в докладе «Бронежилет — новые материалы» Яна Крауча, управляющего директора Armour Solutions Pty Ltd, одного из ключевых оборонных подрядчиков Пентагона.
Тем не менее, американцы отдают приоритет противоосколочной стойкости над противопульной, поскольку основные потери вызваны артиллерийским и ракетным огнем.
Таким образом, появление «Супернити» следует приветствовать громкими аплодисментами.
Во-первых, решена одна из самых сложных импортозамещающих задач.
Во-вторых, существенно снижена себестоимость средств индивидуальной бронезащиты для Вооружённых сил России.
В-третьих, материал «Армокома» должен быть востребован в космической и гражданской промышленности, прежде всего, там, где высока доля ударной нагрузки или истирания, например, для облицовки бункеров, кузовов самосвалов, вагонов и конструкций в горнорудных производствах.
Что касается оборонки, то решение о смене нынешнего «Ратника» на бронезащиту из «Супернити» следует принимать очень взвешенно, в том числе и с учетом международного опыта. Хочется надеяться, что лоббизм отдельных интересантов не навредит национальной безопасности.
