Cietais poliuretāna putuplasts kā kriogēnā izolācija nākotnes bezizmešu komerciālajām lidmašīnām (PUR4LH2)

Projekts risinās Eiropas civilās aviācijas izaicinājumu līdz 2035. gadam izstrādāt ar sašķidrināto ūdeņradi (LH2) darbināmu komerciālo lidmašīnu. Ievērojot aviācijas industrijas prasības, LH2 tvertnes kriogēnajai izolācijai tiks izstrādāta cietā putupoliuretāna kompozīcija, sastāvā izmantojot videi draudzīgas, ilgtspējīgas komponentes – no atjaunojamajām izejvielām iegūts poliolus, smagos metālus nesaturošus katalizatorus un uzputošanās aģentus ar zemu globālās sasilšanas potenciālu. Materiāli, kas tiks izstrādāti aviācijai, būs ar kalpošanas laiku vismaz 20 gadi, tāpat tiks piedāvātas iespējamu defektu novēršanas metodes.

PUR4LH2 mērķis ir izstrādāt ilgtspējīgu kriogēno izolāciju, liekot uzsvaru uz ilgmūžību. Kā izejvielas tiks izmantoti materiāli, kas ir rūpnieciski ražoti un ir videi draudzīgi un ar nelielu ekoloģisko pēdu. Tie būs polioli, kas iegūti no atjaunojamām izejvielām, katalizatori, kas nesatur smagos metālus un jaunākās paaudzes uzputošanās aģenti. PUR4LH2 tiks izpildīts šādos posmos:

Kriogēnās izolācijas PUR putu kompozīcijas aprēķināšana, modelēšanana un izstrāde;
PUR putu ražošana laboratorijas un pilot-mērogā; mērogošana, izmantojot reālus aviācijas nozares kriogēno tvertņu virsmu modeļus;
Izolācijas materiālu pārbaude, izmantojot standarta testēšanas iekārtas un arī oriģinālas, pašu konstruētas testa iekārtas kriogēniem apstākļiem;
Dažādu paātrinātas mākslīgās novecošanas metožu pielietošana materiālu ilgmūžības prognozēšanai;
Kriogēno izolācijas materiālu teorētiskie aprēķini un modelēšana.

Projekta īstenošanas gaita

01.01.2025. - uzsākta projekta īstenošana

12.01.2026 - Projekta progresa pārskats par periodu 01.01.2025.-31.12.2025.

Projekta mērķis: PUR4LH2 mērķis ir izstrādāt ilgtspējīgu kriogēno izolāciju, liekot uzsvaru uz ilgmūžību. Kā izejvielas tiks izmantoti materiāli, kas ir rūpnieciski ražoti, un ir videi draudzīgi, un ar nelielu ekoloģisko pēdu. Tie būs polioli, kas iegūti no atjaunojamām izejvielām, katalizatori, kas nesatur smagos metālus un jaunākās paaudzes uzputošanās aģenti.

Šobrīd projektā tiek realizētas sekojošas aktivitātes:

1. aktivitāte: PUR putu ieguve un testēšana laboratorijas mērogā

Izvēlēti polioli, kas iegūti no atjaunojamām izejvielām vai otrreizējās pārstrādes procesā, kā arī tie raksturoti. Noteikti izvēlēto poliolu hidroksil- un skābes skaitļi, viskozitāte, molekulmasa un funkcionalitāte. Visi izvēlētie polioli pārbaudīti PUR putu sistēmās, noteikts PUR putu augšanas ātrums, kā arī sarukumi pēc 24 h. PUR putām, kurām sarukumi pēc 24 h nepārsniedza 5 %, tika noteiktas termiskās un mehāniskās īpašības. No 70 pārbaudītajām PUR sistēmām tika izvelētas 6 labākās tālākajiem testiem – PUR putu iegūšanai izmantojot pūšamo mašīnu un ilgtermiņa uzglabāšanas testiem.

1. att. PUR putu paraugi pēc adhēzijas testiem

2. aktivitāte: PUR putu ieguve pilotiekārtu līmenī un iegūto PUR putu testēšana

Izvēlētas sistēmas, kuras tiks sagatavotas līdz TRL3. Veikta nepieciešamā sistēmu optimizācija, lai PUR putas varētu iegūt izmantojot pūšamo mašīnu – katalizatoru, ūdens optimizācija, salāgota poliolu sistēmas un izocianāta attiecība.

3. aktivitāte: Sistēmu un materiālu ilgtermiņa uzglabāšanas testi, defektu identifikācija un risinājumi to labošanai

Izvēlētas sistēmas, kuras tiks liktas uz ilgtermiņa uzglabāšanas testiem, veikti nepieciešamie aprēķini un sastādīts laika grafiks paraugu ņemšanai.

6.aktivitāte: Projekta ieviešana un rezultātu izplatīšana

Šajā laika posmā ir nopulicēts viens zinātniskais raksts Yakushin V., Dhalivala V., Vevere L., Cabulis U. Influence of Rigid Polyurethane Foam Production Technology on Cryogenic Water Uptake (2025) Polymers, 17 (12), art. no. 1669 (DOI: 10.3390/polym17121669)

Projekta rezultāti ir prezentēti 3 konferencēs – PPS-40 (Polymer Processin Society), Oklenda, Jaunzēlande, 22. - 25.aprīlis, 2025.: New Capabilities and Countries in European Space Conference”, Frascatti, Itālija, 13. – 16. maijs, 2025; EASN 15th International Conference “Innovations in Aviation and Space Towards Sustainability Today and Tomorrow”. Madride, Spānija 14.-17. oktobris, 2025;

Kā arī projekta norise un rezultāti prezentēti Ēnu dienā 2025, RTU karjeras dienā 2025, Bērzu dienā Latvijas Nacionālājā botāniskajā dārzā un Zinātnieku naktī 2025.