Разработка основных элементов теории термохимической обработки древесины с целью получения новых материалов для авиакосмической и строительной отраслей экономики
| Название НИОКТР | Разработка основных элементов теории термохимической обработки древесины с целью получения новых материалов для авиакосмической и строительной отраслей экономики |
|---|---|
| Аннотация | Проблема отставания Российской Федерации в области производства новых инновационных композитных материалов для различных отраслей народного хозяйства, таких как аэрокосмическая и строительная, от иностранных конкурентов, таких как США, Китай и Европейский союз, стоит достаточно остро. Например, компания Donauhstal уже производит беспилотные летательные аппараты из древесины. При производстве высокопрочных древесных композитных материалов неотъемлемым этапом является термохимическая обработка древесины, которая включает в себя нагрев, сушку, термохимическую обработку структуры и пропитку модифицирующими компонентами. Сушка пористых материалов является самым энергозатратным процессом в теплотехнике из-за высокой теплоты фазового перехода. Также необходимо отметить, что для изготовления высокопрочных композиционных материалов на основе древесины требуются дополнительные энергоёмкие мероприятия, такие как пропитка древесной заготовки при высоких давлении и температуре пропиточного материала, прессование и склейка под давлением. В результате формируется материал с высокими эксплуатационными свойствами. В то же время энергосбережение и энергоэффективность всех отраслей промышленности остаются одной из важнейших задач научно-промышленного комплекса в Российской Федерации, что подтверждается постановлением правительства РФ. Снижение энергозатрат в индустрии производства строительных и авиационных материалов нового поколения чрезвычайно важно для экономики. Для достижения такого результата недостаточно применения приближённых методик прогнозирования характеристик процессов термохимической подготовки древесины, которые используются в настоящее время. Основными недостатками большинства современных подходов к описанию этих процессов являются: предположение о том, что испарение воды происходит по всему объёму объекта, а не во фронте фазового перехода; большинство известных методик расчёта характеристик процессов сушки не учитывают рост давления паров воды в массивных слоях материала или вещества вследствие интенсивного испарения внутрипоровой влаги; при моделировании процессов термохимической обработки больших объёмов древесины не описываются процессы тепло- и массопереноса в прилегающем к границе раздела «материал — внешняя среда» и во внутрипоровой структуре древесины, протекающие в условиях интенсивных химических превращений; при моделировании процессов термохимической обработки древесины не рассматриваются процессы фильтрационного массопереноса, также процессы химического взаимодействия древесины и химически активного агента описываются упрощёнными выражениями, не учитывающими зависимость скорости химической реакции от температуры; при моделировании процессов пропитки пористого материала не учитываются капиллярные силы. Проект направлен на разработку основных элементов теории, описывающей комплекс процессов «сушка — химическая обработка — пропитка древесины». В основе предлагаемых решений лежат следующие положения: Испарение воды (этап сушки) происходит на границе раздела системы «сухой материал — влажный материал». Процесс термохимической обработки древесины будет моделироваться с учётом инфильтрации химически активного агента в структуру древесины. При моделировании пропитки древесины модифицирующими компонентами будет учитываться влагоперенос во внутрипоровой структуре древесины. Новизна проекта заключается в том, что впервые будет создана теория, описывающая комплекс теплофизических и физико-химических процессов, протекающих при термохимической обработке древесины. В итоге будет разработана математическая модель сопряжённого тепло- и массопереноса, протекающих в системе «внешняя среда — древесина» в условиях интенсивных фазовых и термохимических превращений, с учётом фильтрации и удалении паров воды из пристенного слоя воздуха в результате конвекции и диффузии. Ранее такой подход при математическом моделировании процессов термохимической обработки древесины не использовался. |
| Доступ к ОКОГУ исполнителя | False |
| Количество связанных РИД | 0 |
| Количество завершенных ИКРБС | 0 |
| Сумма бюджета | 18000.0 |
| Дата начала | 2025-09-10 |
| Дата окончания | 2028-06-30 |
| Номер контракта | 25-79-10045 |
| Дата контракта | 2025-09-10 |
| Количество отчетов | 1 |
| УДК | 53.082.6 536.5 |
| Количество просмотров | 112 |
| Руководитель работы | Нигай Наталья Андреевна |
| Руководитель организации | Сухих Леонид Григорьевич |
| Исполнитель | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" |
| Заказчик | Российский научный фонд |
| Федеральная программа | Отсутствует |
| Госпрограмма | — |
| Основание НИОКТР | Грант |
| Последний статус | 2025-10-13 11:09:11 UTC, 2025-10-13 11:09:11 UTC |
| ОКПД | Работы оригинальные научных исследований и экспериментальных разработок в области естественных и технических наук, кроме биотехнологии |
| Отраслевой сегмент | — |
| Минздрав | — |
| Межгосударственная целевая программа | — |
| Ключевые слова | СУШКА; КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ; ДРЕВЕСИНА; УПРУГОСТЬ; ПРОЧНОСТЬ; ПРОПИТКА ДРЕВЕСИНЫ; ТЕРМОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА |
| Соисполнители | — |
| Типы НИОКТР | Фундаментальное исследование |
| Приоритетные направления | — |
| Критические технологии | — |
| Рубрикатор | 29.03.21 - Тепловые измерения в физическом эксперименте |
| OECD | — |
| OESR | Бумага и дерево |
| Приоритеты научно-технического развития | б) переход к экологически чистой и ресурсосберегающей энергетике, повышение эффективности добычи и глубокой переработки углеводородного сырья, формирование новых источников энергии, способов ее передачи и хранения; |
| Регистрационные номера | — |