LU pētnieki rada jaunu programmatūru daudzslāņa poliolefīnu produktu modelēšanai
Latvijas Universitātes pētnieki radījuši bezmaksas programmatūru, datu bāzu un vadlīnijas galalietotājiem ar informāciju par dažādu poliolefīnu (polietilēns, polipropilēns) pamatīpašībām un to uzlabošanas iespējām, kas kopā veido zināšanu apkopojumu.
Pielietojot programmatūru, ir iespējams prognozēt daudzslāņu materiālu īpašības pirms ražošanas vai piemeklēt tādus materiāla parametrus, kas nodrošinās nepieciešamās īpašības, piemērām, pēc standarta, bet samazinot izejvielas daudzumu. Datu bāzē var sameklēt informāciju par tirgū pieejamajiem izejmateriāliem un tām īpašībām. Vadlīnijās ir piemēri, kādā veidā var uzlabot nepieciešamās īpašības konkrētām materiālām.
Pēdējo trīs gadu laikā LU Materiālu mehānikas institūta pētnieki strādāja pie projekta “Nanomodificētu poliolefīnu daudzslāņu ekstrūzijas produktu izstrāde ar uzlabotām ekspluatācijas īpašībām”, ERAF projekta Nr. 1.1.1.1/16/A/141. Mūsdienās plastmasas ražotāji un galalietotāji ievēro divas galvenās tendences polimēru izstrādājumu dizainā un ražošanā: pirmkārt, samazināt neapstrādātā poliolefīna daudzumu izstrādājumā, kas ir saistīts ar izmaiņām ražošanas izmaksās un, otrkārt, „atvieglot” izstrādājumu svaru. Svara ietaupījums skar visas nozares, jo enerģijas faktors ietekmē visu izstrādājumu ražošanu un transportēšanu, tādā veidā veicinot enerģijas ietaupījumu un samazinot siltumnīcas efekta gāzu izmeti. Noteiktu piedevu pievienošana izejvielu saistvielām ir viens no veidiem, kā izgatavot vairāk izstrādājumu ar mazāku materiāla daudzumu un arī uzlabot materiāla īpašības.
Polietilēns un polipropilēns ir pieskaitāmi pie poliolefīnu grupas, tie ir plaši pielietoti rūpniecībā un mājsaimniecībās kā ūdensvada caurules un iepakojuma plēves. Ražojot daudzslāņainos materiālus, kur daži slāņi ir modificēti ar nanodaļiņām ir iespējams tikt pie produkta ar labākām mehāniskām īpašībām, piemēram, ūdensvada caurules izturība ir lielāka, salīdzinot ar tirgū esošajām. Tajā pašā laikā tāda produkta izveidei ir nepieciešams izmantot mazāk izejvielas. Polimēru saistvielu īpašību uzlabošana var būt panākta, pievienojot mazāku pildvielas daudzumu, kas praksē parādīsies kā plānāka un vieglāka caurule vai plēve. Alternatīva metode rentablu materiālu ražošanai ar pielāgotām īpašībām ir daudzslāņu tehnoloģijas pielietošana, kas bieži ir saistīta ar nanotehnoloģijām. Diemžēl šobrīd nanotehnoloģijas un jaunie nanomodificētie materiāli netiek plaši pielietoti Latvijā, it īpaši polietilēns un polipropilēns.
LU Materiālu mehānikas institūta pētnieki, doktoranti un studenti izstrādājuši zināšanu apkopojumu, kas balstās uz literatūras pārskata, eksperimentāliem un teorētiskiem datiem. Tas iekļauj:
- viegli pielietojamu bezmaksas programmatūru daudzslāņu nanomodificētu poliolefīnu izstrādājumu ekspluatācijas īpašību analītiskiem aprēķiniem;
- dažādu “tīru” un nanomodificētu komerciāli pieejamu polietilēna un polipropilēna prečzīmju īpašību datu bāzi;
- vadlīnijas, kas veidotas no literatūras, standartu un patentu pārskata, nanomodificētu poliolefīnu īpašību eksperimentālo un modelēšanas datu apkopojuma un pielietošanas piemēriem.
Izstrādātās programmatūras verificēšana tika veikta pēc LU laboratorijā veiktiem eksperimentiem, kuros tika notestētas Latvijas uzņēmumā ražotas daudzslāņu polipropilēna ūdensvadu caurules un daudzslāņu polietilēna plēves ar dažādu nanopildvielas daudzumu. Ar programmatūru iegūtie analītiskie rezultāti sakrita ar eksperimentāliem datiem. Tas nozīmē, ka programmatūras galalietotājs, neiedziļinoties aprēķinos, var virtuāli uzkonstruēt daudzslāņaino polietilēna/polipropilēna objektu ar vēlamām īpašībām un pēc tām arī līdzīgo objektu iegūt ražošanas rezultātā. Perspektīvi daudzslāņaino polietilēna/polipropilēna objektu modelēšana pirms ražošanas ļaus samazināt izmaksas un materiālu lieko patēriņu.
Projekta laikā izveidotais zināšanu apkopojums varētu būt atspēriens Latvijas uzņēmumiem nanotehnoloģiju pielietošanai inovatīvu materiālu ar augstu pievienoto vērtību ražošanā, kas palielinās to konkurētspēju un eksporta potenciālu ES un pasaules tirgū.
Projekts tika finansēts no Latvijas Universitātes, Eiropas Reģionālās attīstības fonda un Latvijas valsts budžeta līdzekļiem. Kopējais projekta ilgums ir trīs gadi. Iegūtie rezultāti ir aktuāli un vērtīgi, tāpēc arī pēc projekta beigām ir plānots papildināt un uzturēt datu bāzi, ka arī pēc pieprasījuma galalietotāji varēs saņemt palīdzību programmatūras izmantošanā.
