ТОМСК, 10 декабря. /ТАСС/. Терморегулирующие покрытия для космических аппаратов с применением нанотехнологий разработали ученые Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР). Их можно использовать в строительстве, ядерной сфере или для хранения и транспортировки нефтепродуктов, сообщили ТАСС в пресс-службе вуза.
«В рамках программы развития “Приоритет 2030” и госзадания в ТУСУРе созданы новые типы покрытий для поддержания температуры космических аппаратов на необходимом уровне. Новые нанопокрытия созданы из силиката кальция (СаSiO3) и карбоната кальция (СаCO3), модифицированных диоксидом церия (CeO2). Интерес к новым пигментам уже проявили в АО “Композит” и в “Центре подготовки космонавтов” госкорпорации “Роскосмос”, — сказано в сообщении.
Как поясняют ученые, в космических аппаратах поддержание температуры на заданном уровне осуществляется системами терморегулирования, основным элементом которых являются терморегулирующие покрытия. В начале полетов температура аппаратов поддерживается на уровне 20 градусов. В процессе полетов на покрытия действуют различные повреждающие факторы, главный из которых — ионизирующие излучения. Образовавшиеся дефекты приводят к увеличению коэффициента поглощения, повышению температуры космических аппаратов, ухудшению условий работы приборов и оборудования и даже к их отказам.
«И силикат, и карбонат кальция имеют большую ширину запрещенной зоны — это означает, что они поглощают очень мало солнечного света. Если традиционные покрытия на основе оксида цинка или диоксида титана поглощают до 20% и более солнечной энергии, то эти — 7−10%, обладая при этом большим значением коэффициента излучения, что обеспечивает излучение тепла, вырабатываемого оборудованием, установленным на космическом аппарате», — приводятся слова профессора, завлабораторией радиационного и космического материаловедения ТУСУРа Михаила Михайлова.
По его словам, главный недостаток покрытий на основе немодифицированных порошков СаSiO3 и СаCO3 — нестабильность сложных анионов при облучении, которая приводит к их разложению, образованию дефектов и центров поглощения, а также к их «потемнению» — уменьшению отражательной способности. Для стабилизации ученые ввели в состав пигмента наночастицы, на которых релаксируют эти первичные дефекты — потемнение происходит в меньшей степени.
Ранее в ТУСУРе разработали терморегулирующее покрытие из сульфата бария и запатентовали его. Однако новые покрытия обладают лучшими характеристиками. В этот раз ученые взяли именно редкоземельный элемент — кроме механизма релаксации, который применялся в предыдущем поколении покрытий, у этого есть механизм, связанный именно с особенностями строения редкоземельных элементов. Это в том числе позволило использовать в составе очень маленький процент наночастиц (0,1−0,5%).
Сферы применения.
«Спектр применения наших пигментов крайне широк и не ограничивается космическими аппаратами. Например, если такие покрытия, стабильные к солнечному свету, нанести на стены зданий в жарких странах, они не будут трескаться. Состав можно использовать для изготовления керамики, которая применяется в ядерных реакторах, ускорителях заряженных частиц, рентгеновских аппаратах и должна обладать повышенной радиационной стойкостью. Наши пигменты могут быть востребованы для нанесения на емкости и оборудование для хранения и транспортировки нефтепродуктов и в других сферах», — приводятся слова Михайлова.
