Благодаря своим уникальным свойствам этот углеродный материал позволит создавать космические изделия нового поколения – орбитальные конструкции из полимерных композиционных материалов с линейными размерами около 200 м.
Ученые АО «НИИграфит» (входит в Научный дивизион госкорпорации «Росатом») разработали не имеющее аналогов в России углеволокно для космической отрасли. Это материал, состоящий из тонких нитей с низким удельным весом, имеющий высокую теплопроводность и близкий к нулю коэффициент термического расширения. Благодаря своим свойствам этот углеродный материал позволит создавать космические изделия нового поколения – к примеру, орбитальные конструкции из полимерных композиционных материалов с линейными размерами до 200 метров.
Материал создан на основе устойчивого к воздействию перепадов температур углеволокна на основе изотропных и мезофазных пеков (волокна, которые получают из остатков переработки нефти и коксования каменных углей). Непосредственно из пеков волокна сделать нельзя, требуется их специальная подготовка. После тщательной очистки пека (удаление летучих веществ, части наночастиц сажи, его нагрева в инертной среде) получается изотропный пек, пригодный для вытягивания волокон и их последующей термомеханической обработки. Полученные волокна являются альтернативой углеволокна из вискозы.
После проведения более тщательной очистки и специальной обработки изотропный пек при нагреве под давлением способен образовывать особую жидкокристаллическую фазу — мезофазу. Такие мезофазные пеки позволяют получать наиболее высококачественные мезофазные углеродные волокна, которые имеют такую же стойкость, как и изотропные, однако их жесткость (модуль упругости) и теплопроводность достигают очень высоких значений, которые сопоставимы со свойствами монокристалла графита.
Указанные свойства, как ожидается, будут востребованы при создании целого ряда космических устройств: рефлекторов крупных спутниковых систем, элементов корпусов и холодильников-излучателей космических станций длительного пребывания и дальних миссий; орбитальных конструкций; систем теплоотвода на основе углерод-углеродных композиционных материалов с высоким коэффициентом теплопроводности.
«Мы проводим опытные и научные работы, направленные на получение высокомодульных углеродных волокон на основе изотропных и мезофазных пеков, имеющих уникальные в сравнении с другими видами углеродных волокон показатели по целому ряду важнейших эксплуатационных свойств. Это позволит создать конструкции, устойчивые к воздействию экстремально высоких температур, а также конструкции, работающие в условиях термоциклирования», – поделился заместитель директора по науке, инновациям и производству АО «НИИграфит» Артур Гареев.
Для справки:
Химико-технологический кластер Научного дивизиона госкорпорации «Росатом» (ХТК), включающий в себя три ключевых института — АО «Гиредмет», АО «НИИграфит» и АО «ВНИИХТ», представляет собой системообразующую структуру, направленную на стимулирование инноваций и поддержку научно-технического прогресса в атомной и смежных отраслях российской промышленности. Деятельность ХТК охватывает широкий спектр задач, связанных с разработкой, производством и внедрением новых материалов, композитов, чистых веществ, а также редких и редкоземельных металлов. В рамках этой миссии ХТК выполняет функцию интегратора фундаментальных научных исследований, прикладных разработок и промышленного производства, что позволяет ему обеспечивать высокую степень синергии между различными этапами научно-технологического цикла.
Структура ХТК включает в себя научно-технические подразделения, обладающие высокими квалификациями и компетенциями в соответствующих областях, опытно-экспериментальную базу, оснащенную современным оборудованием для проведения исследований и испытаний, а также метрологическую службу, обеспечивающую точность и надежность измерений. Кроме того, ХТК располагает собственным опытным производством, что позволяет ему не только разрабатывать новые технологии, но и доводить их до стадии промышленного применения.
Перед российской промышленностью стоит цель в кратчайшие сроки обеспечить технологический суверенитет и переход на новейшие технологии. Государство и крупные отечественные компании направляют ресурсы на ускоренное развитие отечественной исследовательской, инфраструктурной, научно-технологической базы. Внедрение инноваций и нового высокотехнологичного оборудования позволяет «Росатому» и его предприятиям занимать новые ниши на рынке, повышая конкурентоспособность атомной отрасли и всей российской промышленности в целом.